詹姆斯·韦布以16.4万星系绘出年轻宇宙的宇宙网最清晰图景

一个使用詹姆斯·韦布空间望远镜的团队绘制出了宇宙网的地图,通过16.4万颗星系追踪宇宙看不见的骨架。深度和分辨率使天文学家如今得以在宇宙刚刚诞生几亿年的时代看到这张网,这是此前无法触及的时段。组织一切可见之物的引力结构,第一次可以在星系本身仍在被组装起来的那个阶段被研究。

宇宙网是宇宙底层的骨架。暗物质沿着巨大的纤维流动,把星系吸到交叉点上,在它们之间留下浩大的空洞。数十年的可见光巡天已在我们的宇宙近邻处勾勒出它的形状,但早期宇宙太微弱、太遥远,对于地面望远镜来说无法在同等细节上分辨。

数据来自 COSMOS-Web,这是迄今为止韦布执行过的最大一般观测者项目,覆盖相当于三个满月大小的天区。由加州大学河滨分校的霍塞因·哈塔姆尼亚领衔的新分析,利用韦布的近红外成像,在这片天区中识别出16.4万颗星系,并为每一颗赋予一个红移——这个宇宙学指标同时充当距离和年龄。研究刊登在《天体物理学杂志》。

有了这些距离,团队重建了星系的三维位置,并描绘出连接它们的纤维网络。在哈勃巡天中显示为单一斑块的结构,在韦布的数据中被分解为多个不同的成分,而星表延伸到红移7,即光从源头出发时宇宙还不到10亿岁。

让这一结果成为可能的不仅是深度,还有覆盖。再锐利的笔状深场,也因取样的天区太小而错过几何形态。COSMOS-Web 牺牲了每颗星系的一点深度,换来了把纤维看成纤维而不是孤立点位所需要的更宽视场。

这份星表并非定论。从星系位置推断宇宙网仍然依赖星系如何追踪底层暗物质这一系列假设,而这里使用的红移是测光红移,源自宽带颜色,而不是能把每颗星系精确到百分之零点几的更精细光谱。团队把这次发布定位为分光后续观测的基础,而不是封闭的结论。

这张地图重要,是因为标准宇宙学的预测正是在这种大尺度几何上最为锐利。当宇宙网从近乎均匀的早期宇宙演化到今天这种成块结构,它的形状是对暗物质—暗能量模型的直接检验。如果模拟的网与韦布在高红移上实际看到的网之间存在持续的差距,就指向当前图像中仍然缺失的物理。

这份星表、分析流水线,以及一段重现130亿年结构演化的视频,与论文一起公开发布。论文于2026年5月刊登在《天体物理学杂志》。河滨团队和更广泛的 COSMOS-Web 合作组已经在筹备针对最高红移纤维的分光后续观测,定于2026年下半年进行;这一步将缩小红移误差,让宇宙学家可以逐个星系地把网的几何形态与暗物质模拟相比较。