暗能量调查结束，29 篇论文涵盖 70 亿光年中的 2.26 亿个星系

宇宙学现在对大规模调查并不陌生。该学科以数据收集而自豪，当它收集的数据是关于数十亿年历史的星系时，很容易理解为什么更多的数据会更好。现在，随着 29 篇新论文的出现，有史以来最大的宇宙学调查——暗能量调查(DES)——的部分结果已经发布。它很大程度上证实了我们已经知道的知识。

DES 发生在 2013 年至 2019 年的 6 年间，观察了超过 1/8 的夜空，共计 758 个夜晚。5 月 27 日发布的结果包含对该观察期上半年数据的分析，已经发布了 2017 年第一年的结果。

即使只使用了一半的数据，这项包括来自 7 个国家的 25 个机构的 400 名科学家个人的调查也观察到了超过 2.26 亿个星系。观测是使用位于智利Cerro Tololo 美洲天文台的Victor M Blanco望远镜完成的。Blanco 望远镜宽 4 米，分辨率为 570兆像素，几乎是标准 iPhone 相机的 50 倍。

所有这些观察能力对于收集数据都非常有用，但科学家们需要知道收集后如何处理这些数据。调查的目的是“量化分布的暗物质和效果暗能量”根据新闻稿由费米实验室，其建造和测试调查所用的摄像头。这两个鲜为人知的宇宙特征构成了宇宙中所有已知“物质”的95％。

SiDet 洁净室中的暗能量调查相机 (DECam)。暗能量相机专为暗能量调查而设计。它由能源部 (DOE) 资助，并在 DOE 的费米实验室建造和测试。

尽管它们很普遍，但它们很难被发现，因此被称为“黑暗”。但是，DES对这些鲜为人知的现象的某些特征提供了前所未有的洞察力。特别是，两个宇宙学特征是调查工作的核心。第一个是“宇宙网”，第二个是弱重力透镜。

宇宙网是宇宙学家用来描述星系结构的东西。这些受引力束缚的巨大星团并不是随机分布的，如果宇宙都是从同一个状态开始的，人们可能会假设。它们形成一个图案，星系团聚集在一起形成星系团。

一些近期工作的地图，用于绘制由于暗物质引起的聚类。

宇宙学家通常将这些聚集的区域归因于存在更高密度的暗物质，因此也归因于重力。绘制它们在太空中出现的位置，可以深入了解银河系的哪些区域可能具有高浓度的暗物质可供研究。然后可以将宇宙增长模型的结果与宇宙网进行比较，以检查它们在预测宇宙实际结果方面的准确性。

不过，聚类并不是探测暗物质的唯一方法。DES 科学家还利用了一种经过充分研究的宇宙学现象，称为引力透镜。当光线在高重力区域周围弯曲时，就会发生这种效应，暗物质袋肯定是这样的。强力引力透镜，例如黑洞周围的引力透镜，是宇宙学中足够普遍的特征，产生了看起来很壮观的诸如爱因斯坦环的特征。

“熔融环”是迄今为止发现的最完整的爱因斯坦环之一。

弱引力透镜的视觉冲击力不如其强大的同类，但它确实提供了对暗物质和暗能量的重要地图的更多洞察。众所周知，计算透镜产生的影响也非常困难，这正是 DES 团队开发的一些额外分析工具发挥作用的地方。

红移是天文观测的一个特征，在这种情况下，远处和越来越远的物体似乎将它们发出的光转移到光谱的红侧。它因混淆诸如引力透镜甚至聚类本身等特征的观测数据而臭名昭著。

该图显示了未移位、红移和蓝移目标之间的差异。

为了解决这个问题，DES 团队提出了一种新颖的校准技术。他们选择了天空的 10 个不同区域进行“深场”搜索，这使他们能够看到比正常观测区域更远的星系。然后，他们使用在这些深场中计算出的红移值来校准其余被调查天空中的红移值。

即使去除了红移，更多的数据对于理解宇宙现象总是更有用。DES 团队还分析了许多其他现象，包括重子声学振荡、大质量星系团的频率测量以及对调查中捕获的Ia 型超新星的一些特征的计算。

这张图片显示了从美国国家科学基金会 NOIRLab 项目 Cerro Tololo 美洲天文台 (CTIO) 的 Víctor M. Blanco 4 米望远镜的圆顶内看到的沉浸式视图。暗能量调查使用 Blanco 上的 570 兆像素暗能量相机拍摄夜空。

所有这些努力的总体结果是当前宇宙演化模型的另一层羽毛。DES 的调查结果与用于从一开始就绘制宇宙图的预测模型非常吻合。事实上，它与先前的说法相矛盾，即观察到的宇宙与预测的宇宙之间存在几个百分比的差异。

但团队的努力尚未完成。他们仍然只分析了一半的数据，因此另一半有望为暗能量和暗物质的图片添加更多细节。此外，已经计划使用维拉·鲁宾天文台等新仪器进行新的勘测。总是有更多的宇宙学数据需要收集。