史上最大的宇宙3D地图公布,揭示宇宙缺失的110亿年历史 | 科学GIF


最大的宇宙3D地图



1998年,两支天文学团队分别发现宇宙在加速膨胀的证据,这一发现说明有一种未知的力在推动宇宙膨胀,这就是神秘的暗能量。就在同一年,一项影响深远的天文学国际合作项目正式启动。在此后的20多年间,这个名为斯隆数字巡天(SDSS)的项目记录了大量星系的方位及距离,为我们绘制了前所未有的宇宙地图,不断加深我们对于宇宙演化的认知。


就在最近,作为SDSS项目的一部分,拓展重子振荡光谱巡天(eBOSS)项目又取得了新进展。在超过20篇论文中,eBOSS团队公布了迄今为止最大的宇宙3D地图,这张地图也为我们揭开了宇宙演化过程中一段缺失的历史。



在此前的大量研究中,通过宇宙微波背景辐射以及对元素相对含量的研究,我们了解到在138亿年前的大爆炸之后,婴儿期宇宙历史;而对相对近距离的星系的观测,也让我们认识到宇宙最近数十亿年的演化历程。但对于宇宙中间的110亿年历史,我们的认识一直存在空缺。


在这些最新研究中,eBOSS项目成员对超过200万个星系和类星体进行了测量,从而绘制出这缺失的110亿年的宇宙地图。为了追溯不同年代的天体,eBOSS团队选择了不同的观测目标:例如对于60亿年前的宇宙,他们通过较大的亮红星系进行观测;对于更远的宇宙,他们选择的是更年轻的蓝星系;而对于超过100亿年前的遥远宇宙,其观测对象是有着超高亮度的类星体。



自SDSS项目启动以来,已经进行了4期观测。从早期对较近星系的观测,到对亮红星系、发射线星系,再到对遥远类星体的研究,这种宇宙地图的内容不断丰富。上图分别为项目不同阶段,基于不同天体得到的宇宙地图。



这幅全新的宇宙地图,也为天文学家认识宇宙提供了全新的窗口。eBOSS的研究指出,大约60亿年前,宇宙膨胀开始加速,并持续加速膨胀至今。而eBOSS的最新数据,也为哈勃常数以及宇宙的曲率提供了更精确的限定。目前,关于哈勃常数,即宇宙膨胀的速率,始终存在着针锋相对的观点:通过SDSS项目宇宙微波背景辐射中的重子声波振荡测量的结果是67.8 km/s/Mpc,而通过IA型超新星与造父变星这样的“标准光源”,算出的哈勃常数为74 km/s/Mpc。最新的数据再次支持了通过宇宙微波背景辐射得到的结果。此外,最新数据也支持了宇宙曲率为0,即宇宙是平坦的。



模型雨燕的飞行机器人


尖尾雨燕是一种飞行速度极快的鸟类,它的飞行速度最快能达到350千米每小时,可以媲美高铁的速度。由于具有高超的飞行技巧,尖尾雨燕可以在空中完成吃饭、睡觉,甚至是配对。最近,在一项发表于《科学·机器人》的研究中,新加坡国立大学的科学家Yao-Wei Chin带领的研究团队,研发了一款模仿尖尾雨燕的扑翼飞行机器人。


此前扑翼飞行器一直存在一个弊端:由于推力较低,自身控制有限,这类飞行器一直无法实现良好的减速飞行。这次研究人员设计出这款扑翼飞行机器人具有X型的飞行翼,机身长20厘米,质量仅有26克。虽然最后的成品看上去更像是一只大型飞蛾,但是他们还是更看重这款飞行机器人是否具有类似尖尾雨燕的飞行特技,能实现空中悬停、快速飞行、转弯和平稳下潜等功能。



为了实现悬停,飞行机器人首先需要提高推力。这款飞行机器人携带一种低损耗的抗旋转传动装置,可将拍打机翼输出的推力达到最大化,驱动质量接近40克的物体(远超过了其质量)。在飞行时,它灵活的翅膀能改变扑翼的速度和角度,尾部能起到很好的平衡作用,其速度最高能达到8米每秒,下沉速度达到11米每秒。而在转弯过程时,它能以32毫米半径划圆,并以最大减速度31.4米每秒平方进行减速。而在这些过程中,它如果出现了90度翻转后,仍会继续保持平稳滑行。



虽然视频中的飞行没有文字描述的那么稳(虽然有点摇晃,但莫名觉得可爱),但它实现了很多飞行技术上的提升。那相比于常见的螺旋桨驱动飞行器,它还具有优势吗?研究人员发现扑翼飞行机器人会更加灵活,例如,在一些密闭的农业生产环境中,它能避开生长的植物,但螺旋桨驱动飞行器可能会直接穿过甚至损伤植物。此外,在产生相同的推力下,它消耗的电能减少了40%。但在和它的模仿对象自然界的尖尾雨燕相比,研究人员也不得不承认道:“我们最多复制了这种生物10%的飞行能力。”




《环球科学》8月新刊现已上市
戳图片阅读原文立即购买

点击【在看】,及时接收我们的内容更新