詹姆斯韋伯以16.4萬星系畫出年輕宇宙的宇宙網最清晰圖景

一個使用詹姆斯韋伯太空望遠鏡的團隊繪製出宇宙網的地圖,透過16.4萬顆星系追蹤宇宙看不見的骨架。深度與解析度讓天文學家如今得以在宇宙剛誕生幾億年的時代看見這張網,這個時段此前一直無法觸及。組織一切可見之物的重力結構,第一次能在星系自身仍在被組裝的階段被研究。

宇宙網是宇宙底層的骨架。暗物質沿著巨大的纖維流動,把星系吸到交叉點上,在它們之間留下浩大的空洞。數十年的可見光巡天已在我們的宇宙近鄰處勾勒出它的形狀,但早期宇宙太微弱、太遙遠,對地面望遠鏡而言無法以相同的細節解析。

資料來自 COSMOS-Web,這是迄今為止韋伯執行過最大規模的一般觀測者計畫,涵蓋相當於三個滿月大小的天區。由加州大學河濱分校 Hossein Hatamnia 領導的新分析,利用韋伯的近紅外影像,在這片天區中辨識出16.4萬顆星系,並為每一顆指派一個紅移——這項宇宙學指標同時兼具距離與年齡。研究刊登於《天體物理學期刊》。

有了這些距離,團隊重建了星系的三維位置,並描繪出連接它們的纖維網路。在哈伯巡天中呈現為單一斑塊的結構,在韋伯資料中被解析為多個不同的成分,而星表延伸到紅移7,即光從源頭出發時宇宙還不到10億歲。

讓這項成果成為可能的不只是深度,還有覆蓋範圍。再銳利的筆狀深場,也因為取樣的天區太小而錯失幾何形態。COSMOS-Web 犧牲了每顆星系的少許深度,換來把纖維看成纖維、而不是孤立點位所需要的更寬視場。

這份星表不是定論。從星系位置推斷宇宙網,仍然取決於星系如何追蹤底層暗物質的假設,而這裡使用的紅移是測光紅移,從寬頻顏色推得,而非能把每顆星系精確到百分之零點幾的更精細光譜。團隊把這次公開定位為分光後續觀測的基礎,而不是封閉結果。

這張地圖重要,是因為標準宇宙學的預測正是在這種大尺度幾何上最為銳利。當宇宙網從近乎均勻的早期宇宙演化到今日成塊的結構,它的形狀就是對暗物質—暗能量模型的直接檢驗。若模擬的網與韋伯在高紅移所見之間存在持續的落差,就指向當前圖像中仍缺失的物理。

星表、分析流水線以及一段重現130億年結構演化的影片,已與論文同步公開。論文於2026年5月發表於《天體物理學期刊》。河濱團隊與更廣泛的 COSMOS-Web 合作組已著手準備針對最高紅移纖維的分光後續觀測,定於2026年下半年進行;這一步將縮小紅移誤差,讓宇宙學家能夠逐個星系地把網的幾何形態與暗物質模擬相比較。