Jag minns att jag såg Hubble 3-D IMAX-filmen under 2010 och bokstavligen tappade när vyn drog sig tillbaka från att zooma in i avlägsna stjärnor och galaxer för att visa kluster och superkluster av galaxer som är sammanvävda som en webb och skapade universums storskaliga struktur. I 3-D ser strukturen ungefär ut som den dubbla DNA-spiralen eller en ryggrad.
Nu har ett nytt projekt som syftar till att kartlägga universums struktur sett tillbaka i tiden för att skapa en 3D-karta som visar en del av universum som det såg ut för nio miljarder år sedan. Den visar många galaxer och intressant, redan utvecklad storskalig struktur av filament och tomrum gjorda från galaxgrupper.
Kartan skapades av FastSound-projektet, som undersöker galaxer i universum med hjälp av Subaru-teleskopets nya Fiber Multi-Object Spectrograph (FMOS). Teamet som utför arbetet kommer från Kyoto University, University of Tokyo och University of Oxford.
Teamet sa att även om de kan se att kluster av galaxer inte är lika starka tillbaka när universum var 4,7 miljarder år gammalt som det är i dagens universum, så kommer gravitationsinteraktion så småningom att resultera i kluster som växer till dagens nivå.
Den nya kartan sträcker sig över 600 miljoner ljusår längs vinkelriktningen och två miljarder ljusår i radiell riktning. Teamet kommer så småningom att undersöka en region på totalt 30 kvadratgrader på himlen och sedan mäta exakta avstånd till cirka 5 000 galaxer som är mer än tio miljarder ljusår bort.
Detta är inte den första 3D-kartan över universum: Sloan Digital Sky Survey skapade en 2006 med täckning på upp till fem miljarder ljusår bort, och den uppdaterades precis förra året, och en videoflyv skapades, som du kan titta ovan. Tidigare i år skapade University of Hawaii en 3D-videokarta som visar kosmisk struktur i stor skala till 300 miljoner ljusår.
Men FastSound-projektet hoppas kunna skapa en 3D-karta över det mycket avlägsna universum genom att täcka universumets volym längre än tio miljarder ljusår bort. FMOS är ett bredfältspektroskopisystem som möjliggör nära-infraröd spektroskopi av över 100 objekt i taget, med ett utomordentligt brett synfält i kombination med ljusuppsamlingskraften i teleskopets 8,2 meter primära spegel.
Kartan som släpptes idag är bara den första från FastSound. Den sista 3D-kartan över det avlägsna universum kommer att mäta galaxernas rörelse exakt och sedan mäta tillväxthastigheten för den storskaliga strukturen som ett test av Einsteins allmänna relativitetsteori.
Även om forskare vet att universumets expansion växer snabbare, vet de inte varför - oavsett om det kommer från mörk energi eller om tyngdkraften på kosmologiska skalor kan skilja sig från den relativa relativiteten, detta mysterium är en av de största frågorna i samtida fysik och astronomi. En jämförelse av 3D-kartan över det unga universum med förutsägelserna om allmän relativitet kan så småningom avslöja mekanismen för universums mystiska acceleration.
Teamet sa att deras 3D-karta som visas i den här utgåvan använder ett mått på "comoving" -avstånd snarare än lätt reseavstånd. De förklarade:
Ljusvägsavstånd avser den tid som har förflutit från den observerade avlägsna galaxens epok till nutid, multiplicerad med ljusets hastighet. Eftersom ljusets hastighet alltid är konstant för alla iakttagare, beskriver den avståndet till banan som en foton har färdats. Men expansionen av universum ökar längden på den väg som fotonen reste tidigare. Komoveringsavstånd, det geometriska avståndet i det nuvarande universum, tar hänsyn till denna effekt. Därför är det avstängande avståndet alltid större än motsvarande ljussträcka.
I huvudbilden ovan från FastSound indikerar galaxernas färger deras stjärnbildningshastighet, dvs den totala massan av stjärnor som produceras i en galax varje år. Graderingen i bakgrundsfärgen representerar nummertätheten för galaxer; den underliggande massfördelningen (som domineras av osynlig mörk materia som står för cirka 30% av den totala energin i universum) och hur det skulle se ut så här om vi kunde se den. Den nedre delen av figuren visar de relativa platserna för FastSound och Sloan Digital Sky Survey (SDSS) -regionerna, vilket indikerar att FastSound-projektet kartlägger ett mer avlägset universum än SDSSs 3D-karta över det närliggande universum.
Källa: Subaru Telescope
