天文学家们长期以来一直在探索宇宙的奥秘,尤其是暗物质和暗能量的本质。这两个神秘的组成部分占据了宇宙总质量的绝大部分,但我们对它们的了解却极为有限。为了解开这些谜团,天文学家们利用高分辨率巡天望远镜拍摄深空照片,描绘出宇宙大尺度结构的图像,从中寻觅暗物质和暗能量的蛛丝马迹。这种方法被称为“星系巡天”。
星系巡天主要分为测光巡天和光谱巡天两种。测光巡天能够覆盖大范围天区,提供多波段星系图像,观测效率较高,但无法测量单个星系的距离。而光谱巡天则可以精确测量单个星系的距离、化学成分等,但效率较低。在现代宇宙学中,这两种方法经常相辅相成,共同推动我们对宇宙的认知。
然而,在探索过程中,天文学家们遇到了一个令人困惑的问题,即所谓的“S8冲突”。这个冲突源于两种不同测量方法得出的宇宙密度分布结果不一致。一种方法是通过测光巡天数据得出的,结果显示宇宙的密度分布比另一种测量方法——微波背景辐射(CMB)结果预期的更加均匀。这一冲突一直困扰着宇宙学家们,成为第三代巡天中的一个谜题。
为了解决这一冲突,天文学家们展开了大量的研究和分析。其中,第三代大尺度巡天项目“千平方度巡天”(Kilo-Degree Survey, KiDS)发挥了重要作用。该项目通过高分辨率摄像技术,对宇宙深处的星系进行观测,从中准确地测量出星系的形状。这些观测数据为天文学家们提供了关键信息,有助于他们更深入地了解宇宙的演化过程。
在最新的观测结果中,KiDS项目发布了其第五次数据发布(DR5)的论文。这次数据发布涵盖了约1350平方度的天区,比之前的数据发布增加了约350平方度。天文学家们从中筛选出四千多万个星系编成最终的“档案”星系目录。通过对这些星系的观测和分析,他们测量了宇宙学切变的信号,对100亿年前至今的大尺度结构的演化做了切片式分析。
令人惊讶的是,这次观测结果得出的S8值与之前通过微波背景辐射得出的结果基本一致。这意味着在统计学范围内,两种测量方法得出的结果是相符的。这一发现为宇宙学描绘了一幅和谐的图景,也解决了长期以来困扰天文学家们的S8冲突。
天文学家们认为,这次观测结果的准确性得益于KiDS项目在红移校准方面的改进。为了校准星系红移,KiDS团队利用机器学习技术,通过增加训练次数和扩大光谱样本规模,提高了红移校准的准确性。这一改进对S8结果的改变起到了主要作用。
随着第三代巡天的结束和第四代巡天的开始,天文学家们将继续深入探索宇宙的奥秘。他们期待着在未来的观测中发现更多关于暗物质和暗能量的线索,为人类的宇宙认知带来新的突破。