詹姆斯韋伯望遠鏡揭示了前所未見的包含 164,000 個星系的宇宙結構

詹姆斯韋伯太空望遠鏡 (JWST) 繪製了迄今為止最清晰的宇宙網地圖，宇宙網是連接整個宇宙星系的巨大網路。 COSMOS-Web 調查是該儀器迄今為止最大的綜合觀測項目，分析了超過 164,000 個星系，其歷史幾乎可以追溯到宇宙的嬰兒期，顯示了宇宙誕生僅 10 億年時的結構。這項研究發表在《天文物理學雜誌》上，有來自十個國家的專家參與。

詹姆斯韋伯太空望遠鏡的敏感紅外線儀器可以探測到以前的望遠鏡看不見的微弱星系，並穿透稠密的宇宙塵埃雲。自 2021 年啟動以來，該天文台大大擴展了天文學家研究遙遠宇宙的能力。加州大學河濱分校的研究人員與來自美國、丹麥、智利、法國、芬蘭、瑞士、日本、中國、德國和義大利的合作者進行了這項調查。

未發表的宇宙結構細節

宇宙網形成了一個類似骨架的結構，由圍繞著巨大空隙的暗物質和氣體的細絲和層組成。 COSMOS-Web 調查覆蓋的天空區域大致相當於三個滿月，專門用於揭示整個宇宙歷史中的物質分佈。加州大學河濱分校 (UCR) 物理學和天文學教授巴赫拉姆·莫巴舍 (Bahram Mobasher) 強調了所取得的進展：先前的哈伯觀測混淆了許多結構，現在它們看起來像是多個不同的細絲。

「深度和分辨率的飛躍確實意義重大。我們現在可以在宇宙只有幾億年的時候看到宇宙網，這是在 JWST 之前基本上無法實現的時代，」莫巴舍爾解釋道。以前看似單一的結構現在呈現出多層結構，其中的細節對於以前的儀器來說仍然是隱藏的。

該研究的主要作者 Hossein Hatamnia 解釋說，JWST 可以在時間和空間上精確定位星系。這種能力產生的宇宙網影像比先前的調查所獲得的影像要清晰得多。編目資料記錄了簇和細絲在數十億年的時間裡如何演化。

儀器的技術能力

詹姆斯·韋伯望遠鏡以其在紅外線範圍內的靈敏度而著稱，允許穿過宇宙塵埃進行觀測。這項功能有助於探索比以前更遠的宇宙區域。該儀器的傳感器捕獲經過數十億年到達地球軌道的光。

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COSMOS-Web 巡天繪製的區域明顯大於先前對同一天空區域的研究。廣泛的覆蓋範圍使天文學家能夠以前所未有的精度追蹤銀河分佈模式：

• 16.4萬個星系詳細分析
• 繪製自早期宇宙以來宇宙網的細絲圖
• 滲透到以前看不見的密集灰塵區域
• 時空精準三維定位
• 識別以前被認為是獨特的區域中的多個結構

對現代天文學的影響

COSMOS-Web 調查代表了當代天文學觀測能力的一個里程碑。在該專案期間開發的分析技術使得識別那些在宇宙非常年輕時發出光的星系成為可能。研究人員現在可以清楚地繪製出宇宙的基本結構，這改變了先前的理解。

詹姆斯韋伯太空望遠鏡所獲得的數據表明，宇宙結構比先前的觀測結果更為複雜。參與該計畫的國際合作夥伴獲取有關大爆炸後最初十億年物質如何分佈的資訊。研究為星系演化和大尺度結構形成的理論模型提供參考。

所做的觀測也證明了詹姆斯·韋伯望遠鏡對未來宇宙學研究的戰略重要性。該儀器仍保持運作並為新的調查進行編程，這將進一步擴展有關原始宇宙的知識。製作 COSMOS-Web 的國際合作凸顯了大型科學計畫如何需要全球分佈的資源和專業知識來實現其目標。