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原作：Colin Stuart

翻译：练唯予

美编：陈玮菁

后台：李子琦

原文链接：https://skyandtelescope.org/astronomy-news/in-a-first-astronomers-directly-image-the-cosmic-web/

天文学家直接对宇宙网（宇宙中的纤维结构）的辐射进行了成像。

最近，天文学家对宇宙网进行了前所未有的详细观察。宇宙网是一个微弱的气态暗条网络，就像河流流入海洋一样，它为星系提供着新物质。新数据可以帮助我们更好地了解星系是如何形成和演化的。

星系看起来像在浩瀚的黑色太空中的岛屿，但实际上它们之间的联系要更加紧密。星系往往聚集在一起，并且有长链将它们连接起来。举例来说，星系像是明亮的仙女灯串在一条几乎看不见的绳子上。物质沿着这条在星系形成中发挥着关键作用的绳索传递到星系。

在2015年，克里斯托弗·马丁（加州理工）使用在帕洛玛天文台的宇宙网成像仪拍摄了这条绳索的一小部份。他发现一根暗条将气体汇集到早期宇宙仍在生长的原星系中，但我们只能在灯丝被类星体的强光照亮时观测到它。

受到这些发现的启发，马丁和他的团队开始在夏威夷 W. M. 凯克天文台设计凯克宇宙网络成像仪，该计划旨在探测宇宙网中不易被类星体照亮的较暗部分，并成功实现了。 “在这项最新发现之前，我们在相当于在灯柱的地方看到了暗条结构，”马丁说。“现在我们不用灯也能看到它们了。”该团队的研究结果被发表在《自然-天文学》上。

为了构建宇宙网的3D图片，该团队应用了光谱学。他们将来自遥远宇宙的光分解成不同的组成颜色，并寻找氢原子发射出的121.5纳米波长的光（Lyman alpha）。由于宇宙不断的膨胀，发射的距离越远，光向光谱的红端移动得就越多。

结果是一个像森林一样的光谱，每棵“树”代表位于空间和时间不同点的气体排放。马丁表示： “我们基本上是在创建宇宙网的3D地图，我们在一定波长范围内获取图像中每个点的光谱，并将波长转化为距离。”

这张模拟出来的大尺寸宇宙结构图描绘了宇宙网的形状，星系和星系团之间的暗条由电离气体和暗物质组成，这张图片跨度巨大：图像中的比例尺相当于4亿光年的长度。

Springel et al. (2005)

然而，宇宙网发出的光非常昏暗，且容易与近地的光源混淆，比如来自大气层或太阳系的光源。为了解决这个问题，该团队比对了两块他们命名为“A”和“B”的天空。

马丁解释道，“宇宙网结构“在两个方向的天空中将处于不同的距离，因此可以从图像B中获取背景光，然后从A中减去它，反之亦然，最终只留下宇宙网结构。”

结果如何？根据马丁所说，天文学家现在开辟了“一条探究宇宙的崭新道路”。他加州理工的团队同事Mateusz Matuszewski同样很振奋：“这个新工具让我们感到非常兴奋，它将帮助我们了解更遥远的暗条以及第一颗恒星和黑洞形成的时代。”

未来还会有很多潜在可能，该团队最近该项目的第二部分进行设定（也就是凯克宇宙再电离绘图仪）。它能探测光谱上更偏红色区域的长波，也就是说宇宙历史上更长，距离更远的事件。这里报告的工作重点是探测红移至350-650纳米范围的Lyman-alpha射线。

该团队的作品甚至被改编成一首音乐，以纪念在2003年哥伦比亚号航天飞机事故中丧生的宇航员迈克尔·安德森(Michael Anderson)的一生。马丁说：他“假装这些暗条是巨大的小提琴弦”，这首曲子将暗条群转换为基于中音C的频率。有兴趣的读者可以去搜索该音乐项目：Spiral, supercluster, filament, wall (after Michael Anderson)

责任编辑：陈玮菁

牧夫新媒体编辑部

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