超百萬個黑洞的3D地圖追溯宇宙暗物質(zhì)的存在之處

新的Quaia 3D宇宙地圖有望為探索宇宙的結(jié)構(gòu)提供重要的幫助

一個由百萬個黑洞組成的龐大地圖標(biāo)記著宇宙中暗物質(zhì)的所在地

在上方代表Quaia星表的3D圖像中，每個小點都是一個類星體。中間的空隙是銀河系的平面，因擋住了視線讓天空一分為二

這張由蓋亞飛船提供的數(shù)據(jù)匯編而成的地圖顯示了暗物質(zhì)在太空中的分布與宇宙微波背景輻射圖所述相吻合。

一張龐大的宇宙地圖由近130萬個類星體的位置拼湊起來構(gòu)成；其中一些類星體在大爆炸后僅在15億年就存在了。

通過將這張新地圖與宇宙微波背景輻射（CMB）進行比較，科學(xué)家們大致驗證了宇宙中物質(zhì)的分布和密度，為大型結(jié)構(gòu)在宇宙歷史中的演化提供了更多線索。 這張地圖基于1,295,502個類星體的位置和紅移的目錄，被稱為“Quaia”，這個名字是“類星體”（quasar）和“蓋亞”（Gaia）的組合詞，后者指的是航天局的蓋亞測量太空任務(wù)。蓋亞的主要目標(biāo)是繪制銀河系中多達(dá)十億顆恒星的位置和運動，但在此過程中，它也觀測到了數(shù)百萬個背景星系和類星體。

西班牙多諾斯蒂亞國際物理中心的凱特·斯托里-費舍爾在一份聲明中表示：“我們能夠測量早期宇宙中物質(zhì)聚集的方式，其精確度堪比一些大型國際調(diào)查項目的測量結(jié)果——考慮到我們的數(shù)據(jù)是來自以銀河系為重點的蓋亞項目的額外數(shù)據(jù)，這非常了不起?！彼雇欣?費舍爾領(lǐng)導(dǎo)了繪制地圖的團隊，她在紐約大學(xué)攻讀博士學(xué)位期間開始了這個項目。

類星體為繪制宇宙地圖的人提供了極好的指導(dǎo)方針。類星體是活動星系的核心，這也是超大質(zhì)量黑洞吞噬巨量物質(zhì)的地方。雖然光逃不出黑洞，但落到黑洞上的物質(zhì)會在黑洞口周圍螺旋的吸積盤中形成有序的隊列。這個吸積盤變得非常致密，氣體分子之間的摩擦使該區(qū)域的溫度升高到數(shù)百萬度，而磁場會攪動吸積盤中的帶電粒子，并以強大的噴流形式將其射出。當(dāng)我們幾乎正面看到熱盤和噴流時，它們似乎比宇宙中的任何東西都更亮。因此，這種亮度使它們成為有用的尺度，即使在巨大的宇宙距離下也相對容易看到。

此外，類星體往往位于宇宙中最密集的暗物質(zhì)團塊的中心。這挺合理的，畢竟是周圍暗物質(zhì)暈的引力將所有物質(zhì)吸引到類星體上，以供黑洞吸食。因此，通過繪制宇宙中最明亮的物體，我們也能繪制宇宙中最神秘的物質(zhì)——隱形的暗物質(zhì)。

斯托里-費舍爾的團隊還將 Quaia 地圖中暗物質(zhì)的分布和密度與 CMB 的溫度波動進行了比較，后者反映了宇宙誕生僅 379,000 年后物質(zhì)的分布和密度。他們發(fā)現(xiàn) Quaia 地圖中與密度相關(guān)的區(qū)域與我們在 CMB 中看到的大致相同（稱為 CMB 的物質(zhì)功率譜）。隨著蓋亞發(fā)布新數(shù)據(jù)，Quaia地圖也將進一步完善，可以為我們從 CMB 中了解到的信息提供更嚴(yán)格的限制。

來自紐約熨斗研究所計算天體物理中心的合著者戴維·霍格 (David Hogg) 表示，這并不是說 Quaia 星表包含了有史以來最多的類星體，甚至也不是測量質(zhì)量最好的類星體，而是它向我們展示了一些新的東西。

霍格表示：“這個類星體目錄不同于所有以前的目錄，它為我們提供了宇宙有史以來最大體積的三維地圖?！边@個體積以描述宇宙膨脹的哈勃常數(shù)為準(zhǔn)，為 7.67 立方千兆秒差距（一秒差距為 3.26 光年，一千兆秒差距為十億秒差距或 250 億立方光年）。

描述 Quaia 目錄和地圖的論文于 3 月 18 日發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》上，而將 Quaia 地圖與 CMB 進行比較的論文的預(yù)印本可以在這里（本來應(yīng)該是原文中的鏈接）找到。

BY: Keith Cooper

FY: Brite Sun

如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請在作品發(fā)布后聯(lián)系作者刪除

轉(zhuǎn)載還請取得授權(quán)，并注意保持完整性和注明出處