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1982年,英国天文学家使用英澳天文台的39米望远镜,搭载2度视场多目标光谱仪(2df),首次实现了对大面积天区的快速光谱巡天。
1997年,2df星系红移巡天(2dfgrs)启动,覆盖了南天1000平方度的天区,测量了超过22万个星系的红移(即距离)。
真正具有里程碑意义的是美国斯隆数字巡天(sloandigitalskysurvey,sdss)。
2000年,sdss一期工程启动,其主镜直径25米,搭载30个d相机,可同时拍摄15平方度的天区,并通过640根光纤获取目标星系的光谱。
到2010年sdss-iii结束时,项目已覆盖了超过14万平方度的天区,测量了超过300万个星系和100万个类星体的红移,构建了人类历史上最精确的三维宇宙地图。
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正是在sdss的海量数据中,天文学家首次清晰观测到了宇宙网的“丝状结构”
——星系并非随机分布,而是沿着特定的“纤维”
延伸,纤维之间是巨大的空洞。
而武仙-北冕座宇宙长城的发现,正是这一系列巡天项目的“副产品”
。
第二节武仙-北冕座宇宙长城的发现:从数据噪声到宇宙奇观21初露端倪:红移空间畸变与异常密度峰2003年,美国普林斯顿大学的天体物理学家理查德·格林(richardgottiii)及其团队在分析sdss一期数据时,注意到武仙座-北冕座天区(赤经16h-24h,赤纬+20°-+50°)存在异常的星系密度分布。
通过将星系按红移(即距离)分层投影,他们发现该区域的星系并非均匀散布,而是形成了一个绵延的“链状结构”
,其长度远超已知的其他星系链。
为了验证这一发现,团队开发了一种名为“voidsandfintsthesicweb”
(vfcw)的算法,通过统计星系的空间分布来识别“过密区域”
(纤维)和“欠密区域”
(空洞)。
结果显示,武仙-北冕座区域的过密区域不仅规模庞大,而且其“延伸性”
突破了传统星系团的定义——星系团通常指由引力束缚的、包含数百至数千个星系的致密结构(直径约1-5百万光年),而此处的结构在红移空间中呈现出连续的“超纤维”
特征,跨度超过3亿秒差距(约10亿光年)。
22命名争议:“大力神-北冕座”
还是“武仙-北冕座”
?最初,格林团队根据其在天球上的位置,将这一结构命名为“大力神-北冕座长城”
(hercules-ronaborealisgreatwall),因为其核心区域覆盖了武仙座(hercules)和北冕座(ronaborealis)两个星座。
但这一命名很快引发了争议:部分天文学家指出,“长城”
(greatwall)一词易与1989年发现的“斯隆长城”
(sloangreatwall,长度约15亿光年)混淆;另一些学者则认为,该结构的实际边界尚未完全确定,过早命名可能导致误解。
2011年,欧洲空间局(esa)的x-牛顿卫星通过x射线观测,进一步确认了该结构中多个星系团的热气体分布。
同年,中国紫金山天文台的研究团队结合光学、射电(如wap卫星的宇宙微波背景数据)和x射线观测,提出了更系统的结构划分方案,并建议保留“武仙-北冕座”
的地理命名,同时强调其“宇宙长城”
的本质特征。
这一提议最终被国际天文学联合会(iau)采纳,“武仙-北冕座宇宙长城”
成为其官方名称。
23关键验证:多信使观测的证据链为确保发现的可靠性,科学家从多个波段展开验证:光学与近红外:通过哈勃空间望远镜(hst)的高分辨率成像,确认了该区域内数万个星系的形态与红移,排除了“投影重叠”
(即不同距离的星系在天球上重叠导致的虚假结构)的可能性。
x射线:x-牛顿卫星和钱德拉x射线天文台(chandra)探测到该结构中多个星系团的弥散x射线辐射(来自高温热气体,温度约107-108k),证实了这些星系团通过引力相互束缚,形成了物理上的关联结构。
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