“迄今最大宇宙图谱问世”

本文来自微信公众号： 中国科学院紫金山天文台 ，编辑：王科超，作者：刘岱钟，原文标题：《解读丨“迄今最大宇宙图谱问世”》

两院院士评选出的2025年世界十大科技进展中，天文领域成果丰硕，独占四项。其中，“迄今最大宇宙图谱问世”这一项，可能不如“黑洞并合”“高能中微子”那样直观。它究竟指的是什么？本文将为您解读。

何为“迄今最大”：COSMOS-Web巡天

这项成果源自詹姆斯·韦布空间望远镜的一个大型观测项目——“宇宙网络”（COSMOS-Web）。该项目是韦布望远镜第一期观测计划中分配时间最多的项目，长达255个小时，远超一般项目。其目标是利用韦布望远镜极其灵敏的红外相机对一片约三个满月大小的天区进行深度扫描，以捕捉宇宙最早期、最微弱的星光，追溯宇宙百亿年的结构演化。

图1:COSMOS-Web交互式目录中部分天空的屏幕截图。图源：COSMOS-Web

韦布望远镜的特点是看得极远，但是视野较小。而COSMOS-Web项目一反常态，观测的是一块连续的、面积是其它知名深场（如JADES、CEERS、PRIMER、GLASS）十几倍的大天区，这正是其被称为“迄今最大”的原因。

该观测项目由美国加州大学圣巴巴拉分校、罗切斯特理工学院、加州理工、空间望远镜研究所（STScI）、法国巴黎天文台等的科学家主导，属于一个称为“宇宙演化巡天”（“COSMOS”）的国际合作组，同时其中也包括笔者等国内研究人员的参与。

起名插曲：从Webb到Web

该项目的名称还有个小插曲。“COSMOS-Web”原本叫“COSMOS-Webb”，其命名中的Webb指的是韦布望远镜。然而，詹姆斯·韦布并不是天文学家，而是美国航空航天局（NASA）的第二任局长，且因一些名声问题并不被天文学家认可，因此当时天文学界掀起一场改名风波，“COSMOS-Webb”也因此改为“COSMOS-Web”，这反而更贴切该项目意图描绘宇宙大尺度结构网络的初心。

历史传承：从哈勃深场到宇宙网络

COSMOS深场拥有二十多年的观测历史。这个深场同时也是当年哈勃空间望远镜观测的最大深场。哈勃望远镜最著名的“哈勃深场”视野极小，相当于一个月球上的环形山（约2角分），却带来了令人震撼的3000多个高红移星系的图像。COSMOS合作组提出的观测计划，将视野扩大了数十倍。从2003年至今，几乎所有最先进的天文望远镜都对这片2平方度的天区进行过观测，使其成为窥视早期宇宙的标准窗口之一。

图2:哈勃深场与COSMOS-Web深场。图源：NASA/ESA/R.Bouwens/G.Illingworth/N.Drakos/B.Villasensor/COSMOS Collaboration/紫金山天文台。

核心成果：两大突破性图谱

〇震撼的星系时空图谱

2025年6月，合作组正式发布这张宇宙图谱，从中识别出超过78万个星系，时间跨度达135亿年，覆盖了宇宙自大爆炸以来98%的历史进程。这意味着我们不仅看到了成熟的近邻星系，更捕捉到了宇宙“婴儿期”刚诞生的原始星系。一个惊人的发现是：早期宇宙中的星系数量比理论预期高出近10倍，这一发现正在挑战现有星系形成理论。

图3:COSMOS-Web深场的詹姆斯韦布空间望远镜近红外图像、以及其中示例区域依次放大的图像。图中包含了超过78万个星系，时间跨度达135亿年。图源：COSMOS Collaboration。

〇最高分辨率的暗物质分布图

2026年1月，团队利用“弱引力透镜”效应，通过分析背景星系的微小形变，绘制出迄今分辨率最高的高红移暗物质分布图。这张图的清晰度比哈勃望远镜时代提升一倍以上，清晰揭示了暗物质构成的宇宙网状结构。

图4:迄今分辨率最高的高红移暗物质分布图。图源：NASA/STSci/A.Pagan/紫金山天文台。

开放共享：属于全人类的科学遗产

COSMOS-Web是开放科学的典范。项目团队已将约1.5TB的韦布望远镜高分辨率图像和星表数据全部公开，并建立了可交互的在线数据库。这不仅助力专业天文学家研究前沿课题，也让全球天文爱好者亲自“漫步”于这张宇宙图谱中，感受宇宙的恢弘历史。

结语

从哈勃的“深场”到韦布的“宇宙网络”，人类观测宇宙的视野不断拓展。这张跨越135亿年的宇宙图谱，不仅是一份珍贵的科学档案，更是人类探索精神的见证——我们正以前所未有的清晰度，阅读宇宙138亿年的壮丽史诗。而故事最精彩的章节，或许才刚刚开始。