宇宙如此浩瀚,而我们所了解的仅是沧海一粟
3月19日,欧洲航天局(ESA)的欧几里得太空望远镜向全世界公开了它的首批观测数据,这是人类探索宇宙未知领域的又一次重大突破!
一张照片拍出1000万个星系,这才是真正的"大场面"
这次发布的数据包含三张令人窒息的深场星空图像。
在这些深不可测的宇宙画卷中,数十万个形态各异的星系清晰可见,它们构成了宇宙大尺度结构的骨架——所谓的"宇宙网络"。每当我看到这样的画面,总会想起那句老话:"仰望星空,才知人类渺小"。
这批宝贵数据还包括38万个星系的分类目录、500个全新的引力透镜候选体,以及大量星系团和活跃星系核。
这些天文数据的分量有多重?
或许可以这样理解:如果把这些数据打印成书,恐怕能堆满一整座图书馆!
"宇宙暗探":95%的宇宙是我们看不见的
"作为人类,我们最关心的两个问题是:宇宙中是否只有我们,以及宇宙究竟是如何运转的?"欧洲航天局科学主任卡罗尔·蒙德尔在新闻发布会上如是说。
这位天文学巨擘随后抛出了一个令人震惊的事实:我们生活中看得见摸得着的一切——从星球、行星到我们自己的身体,甚至是我们引以为傲的高楼大厦,这些所谓的"普通物质"竟然只占宇宙总物质和能量的可怜5%!
那么,剩下那95%的"暗黑部分"到底是什么?
科学家们将它们命名为"暗能量"和"暗物质"。暗能量像一股神秘力量,推动着宇宙不断加速膨胀,占据了宇宙物质能量预算的70%;
而暗物质则像一个隐形巨人,质量是普通物质的5倍,却因不与光交互而始终隐匿在黑暗中,占据了宇宙的25%。
"欧几里得太空望远镜的使命,就是揭开这两大宇宙之谜,理解它们的本质和相互作用,"蒙德尔解释道,"它不仅是一位暗宇宙侦探,更是一台可以将我们带回100亿年前的时光机器。"
听起来是不是很像科幻电影?
但这就是当代天文学正在上演的真实故事!
一周看遍2600万个星系,效率惊人
对于首次数据公开,欧几里得(2023年7月发射,2024年2月正式开始工作)只用了短短一周时间就扫描了三个将来会深入观测的天区。
这一周内,它记录下了2600万个星系的身影,其中最遥远的距离我们约105亿光年,想想看,当那束光线开始向我们传来时,地球上还没有人类文明呢!
观测中还包括一些类星体,这些由超大质量黑洞驱动的活跃星系中心,亮得惊人,即使在更遥远的宇宙深处也能被捕捉到。
这三个区域面积有多大?大约相当于300个满月那么大。
而到2030年任务结束时,欧几里得将绘制覆盖地球夜空约三分之一的壮观宇宙地图!这简直就是一项比绘制《山海经》还要宏大千百倍的工程!
三大深场观测区:宇宙深处的惊鸿一瞥
欧几里得北深场:这里有超过1000万个星系,还有猫眼星云这样的宇宙奇观和NGC 6505为首的星系群。
欧几里得弗纳克斯深场:已经记录了450万个星系的数据。这个区域此前已被钱德拉X射线天文台、XMM-牛顿和哈勃太空望远镜研究过,但欧几里得将带来前所未有的详细观测。
欧几里得南深场:这是一片几乎未经探索的处女地,欧几里得已在此发现了超过1100万个星系。更令人惊叹的是,这里还展示了宇宙网络的线索——暗物质和气体形成的巨大网络,连接着无数星系团,就像一张覆盖整个宇宙的蜘蛛网。
"令人难以置信的是,仅仅一次观测就带来了如此丰富的数据宝库,"ESA欧几里得项目科学家瓦莱里亚·佩托里诺感叹道。
"在未来六年里,我们将对每个深场进行30到52次反复观测,每次都会提高分辨率,发现更多天体。未来的发现将会如何惊人,令人期待!"
35太字节的数据量意味着什么?
单是这次发布的星系观测数据就达到了35太字节。
这是什么概念?
佩托里诺打了个生动的比喻:"如果你以最高画质(4K、HDR、60帧每秒)不间断地看电视,需要连续看200天才能消耗这么多数据。"
而明年,欧几里得将发布第一整年的观测结果,数据量将达到惊人的2拍字节,这相当于连续看31年的4K电视!佩托里诺幽默地提醒大家,不要尝试这样的观影马拉松。
看到这里,不知道你有没有想到最近大火的"算力焦虑"?欧几里得的数据处理挑战或许比我们日常面对的AI训练还要巨大百倍!
AI+众包:科学探索的新模式
面对如此海量数据,即使全球天文学家通宵达旦也无法全部分析。
于是,科学家们开始借助人工智能的力量。AI首先筛选出需要关注的星系,然后将其交给全球各地的"公民科学家"(就是你我这样的普通人)进一步识别星系的形状、亮度和特征。
多伦多大学的迈克·沃姆斯利解释道:"我们正处于天文学研究范式转变的关键时刻。AI已经成为必不可少的工具,让我们能在几周内完成过去需要数年才能完成的大型调查分析。"
这种专业科学家+AI+全球爱好者的新型协作模式,是否预示着未来科学探索的方向?值得我们深思。
"宇宙望远镜"还是"时空弯道"?引力透镜现象让人惊叹
这次数据发布最令人兴奋的部分之一,是发现了500个新的"引力透镜"现象。
这是什么?
简单来说,当一个大质量天体(如星系或星系团)位于我们和更远处天体之间时,它的引力会像透镜一样弯曲通过的光线。
这种现象最初是爱因斯坦基于广义相对论预测的,现在通过欧几里得望远镜,我们可以清晰地看到这些宇宙中的"时空弯道"。
有时,同一个背景星系的光线会被弯曲成完整的环状,称为"爱因斯坦环",这简直就是宇宙送给我们的一枚绝美指环!
欧几里得预计到明年将发现7000个引力透镜候选体,而到2030年任务结束时,这个数字可能高达10万个,是目前已知强引力透镜数量的100倍!
这意味着什么?意味着我们将首次拥有足够多的样本,来全面研究宇宙中暗物质的分布规律。
从"看得见"到"看不见":探索宇宙95%的未知区域
正如哲学家所言:"我们知道的越多,就越发现自己无知。"随着欧几里得望远镜的深入观测,人类或许能最终揭开宇宙中那95%神秘物质和能量的面纱。
"这只是未来的一小部分预览,但'小'并不是一个恰当的词,"蒙德尔总结道。"科学家们在未来六年里有大量工作要做,但这将是非常激动人心、异常有趣且具有开创性的工作。"
作为普通人,我们可能无法直接参与这些尖端科学探索,但通过GalaxyZoo项目,近万名公民科学家已经加入了星系分类的工作。
在这个信息爆炸的时代,当我们被日常琐事和社交媒体占据大部分注意力时,欧几里得望远镜的故事提醒我们宇宙的奥秘远比我们想象的更加深邃和神奇。
夜深人静时,不妨抬头看看星空,想想那些我们尚未理解的95%的宇宙,思考我们在这浩瀚宇宙中的位置,这或许是欧几里得望远镜带给我们最宝贵的礼物。