暗能量光譜儀 DESI 完成原定五年宇宙三維地圖觀測,資料量超過原目標,形成目前規模最大、解析度最高的宇宙三維圖之一。這不是暗能量已變化的定論,而是把問題推進到可用完整五年資料嚴格檢驗的階段。

文章重點

  • DESI 在 2026 年 4 月 15 日宣布完成原定五年宇宙三維地圖的全部觀測區域,時間早於計劃。
  • 原目標是量測 3400 萬個星系與類星體;實際已超過 4700 萬個,另有逾 2000 萬顆銀河系恆星資料。
  • 這批資料形成目前最大、最高解析度的宇宙三維圖之一,可追蹤約 110 億年宇宙歷史中的大尺度結構。
  • DESI 前三年資料與其他宇宙學量測合併後,顯示暗能量可能不是固定常數;但這仍是待驗證線索,不是正式發現。
  • 巡天沒有停下來:DESI 將觀測延伸至 2028 年,計劃把面積由 14,000 平方度增至 17,000 平方度,並收集約 6300 萬個河外紅移。

宇宙的最新三維底圖,已經厚到足以重新拷問暗能量。暗能量光譜儀 DESI 在 2026 年 4 月宣布完成原定五年巡天的全部觀測區域,建立目前規模最大、解析度最高的宇宙三維圖之一。它不只是把天體投在平面星圖上,而是利用光譜量出距離,讓星系與類星體成為可追蹤宇宙膨脹史的三維座標。

五年巡天,超過原定目標

DESI 原本設計在五年內量測 3400 萬個星系與類星體,範圍覆蓋北天約三分之二。實際上,儀器提前完成原定觀測,已取得超過 4700 萬個星系與類星體的光譜資料,並額外記錄超過 2000 萬顆銀河系恆星。官方新聞稿形容,這相當於把此前所有同類宇宙學量測加起來再乘以六。

承載 DESI 的 Mayall 望遠鏡位於星軌下方,夜空中有同心圓形光跡
DESI 安裝於基特峰 Mayall 4 米望遠鏡;這台望遠鏡每次可把 5000 條光纖對準不同天體。
NOIRLabAstro 官方影片展示 DESI 如何在五年間由天空觀測區塊累積成三維宇宙地圖。

這張圖的核心不是單一漂亮影像,而是一批可量化的距離資料。官方展示的薄切片中,地球位於扇形結構中心,每一點代表一個星系或類星體;最遠點的光在抵達我們時已經走了約 110 億年。中央黑色缺口則不是宇宙空洞,而是銀河系盤面遮住了更遙遠的背景天體。

光譜把平面星空拉成立體

DESI 安裝在亞利桑那州基特峰國家天文台的 Nicholas U. Mayall 4 米望遠鏡上。每次指向天空時,5000 個機械定位器會把光纖對準不同天體,十台光譜儀再把光拆成波長,量出紅移、位置、速度與部分物理資訊。官方說明指出,DESI 每晚約有 80 GB 資料經由 ESnet 傳送到 Berkeley Lab 的 NERSC 超級電腦進行初步處理。

DESI 暗能量分析的 w0 與 wa 等值線圖,綠色橢圓區域偏離宇宙學常數參考點
DESI 前三年資料與其他宇宙學量測合併後,部分組合偏好暗能量隨時間演化;完整五年資料將用來檢驗這個線索。

宇宙學家特別關心的是星系如何聚集。早期宇宙留下的重子聲波振盪像一把標準尺,會在星系分布中留下固定尺度的統計痕跡;量度這把尺在不同距離、也就是不同宇宙年代中的大小,就能反推膨脹歷史,進而限制暗能量的行為。

暗能量線索仍待完整資料檢驗

DESI 前三年資料已經令宇宙學界興奮:當它與宇宙微波背景、超新星及弱重力透鏡等資料合併時,部分組合偏好暗能量隨時間演化的模型,統計顯著性約落在 2.8 至 4.2 sigma。不過,DESI 資料單獨來看仍與標準 Lambda CDM 宇宙模型相容;相關結果也未達物理學常用的 5 sigma 發現門檻。因此,較準確的說法是「暗能量可能有變化的線索變強了」,而不是「暗能量已被證明會改變」。

完成地圖,不等於觀測結束

DESI 團隊接下來會處理完整五年資料,第一批五年巡天暗能量結果預計在 2027 年公布。同時,DESI 會繼續觀測至 2028 年,把巡天面積由約 14,000 平方度擴展到 17,000 平方度,目標累積約 6300 萬個河外紅移。新的觀測會伸向較接近銀河系盤面及更偏南的天空區域,也會重訪既有區域,量測更遠、更暗的發光紅星系。

延伸任務還會把部分注意力放到銀河系附近的矮星系與恆星流。這些被銀河系重力拉扯出的細長星帶,可幫助研究暗物質如何分布。也就是說,DESI 原定巡天完成後,科學問題反而變得更尖銳:宇宙加速膨脹是否真的需要一個會演化的暗能量模型?暗物質在小尺度結構中如何塑造星系?答案要等完整資料和後續觀測一點點收束。