[科普中国]-宇宙制图

基本信息

丹尼尔·爱森斯坦（Denial Eisenstein），哈佛大学宇宙学博士，现在亚利桑那大学出任助教，宇宙“地图”绘制工作的主要负责人。丹尼尔·爱森斯坦和他的研究小组正在着手绘制的宇宙3D图有可能告诉我们宇宙的真相——它的基本形状、起源和结构状况。

据爱森斯坦介绍，这张宇宙“地图”将以银河系为中心，涵盖半径80 亿光年范围内的所有星群，包含差不多2 亿个星系，虽然这些星系在地图上看，可能只是发着红光、绿光或白光的点，但大多数星系都要比银河系大很多。这张“地图”很有可能成为一次关于“宇宙大发现”的划时代变革的启蒙，不过，这项绘制工作才刚刚开始。

详细信息这个“地图”绘制工作，是一个多年跨国合作项目的第三部分。整个计划叫做“斯隆数字天空勘测计划”，按照爱森斯坦的话来说，这是人类有史以来最为宏伟的一次探天行动。这项计划以投资方阿尔弗雷德·斯隆基金会的名字命名，致力于最大限度地勘测宇宙，包括星体的运行及定位、星系的形成及结构、各种天体甚至暗物质的属性，以及更加深入地试探宇宙的秘密，包括如何开始、以何种状态存在等问题。

爱森斯坦和他的同事们被外界称为“宇宙制图师”。给宇宙制图，分析数据是一项艰难的工作。我们不可能站在宇宙之外绘制这份“地图”，所以只能严格依靠数据分析得出的结构模式来绘制这份地图，这将是一张“由内而外”产生出来的地图。

爱森斯坦相信最终绘制成功的地图将向人们展示宇宙的基本形状，甚至包括由于宇宙大爆炸形成的波浪状的立体景观。在无限广阔的宇宙边缘，混乱将趋向有序，不规则将趋向规则，30 亿光年的尺度上是无序的，但也许在更大的尺度上，规则可以呈现端倪，比如，在这幅地图上。

“地图”尚未完成，所以一起来期待绘制成功的“地图”将向人类呈现出怎样的宇宙图景。

宇宙形状目前的宇宙理论认为宇宙可能是类似马鞍状的负弯曲形状，该理论源于宇宙大爆炸理论，整个宇宙的外形如同一个吹起的气球，我们则生活在宇宙的“表面”。

同时，科学家也认为宇宙是平坦的，根据美国宇航局的调查，宇宙可能是平坦的，2013年的调查发现如果宇宙是平坦的，那么误差只有0.4%。

斯蒂芬·霍金表示，我们宇宙的形状可能是一种难以置信的几何图形，更接近于超现实主义的艺术，如同荷兰艺术家摩里茨·科奈里斯·埃舍尔创银河系 作的图形一样。

霍金的想法以弦理论为依据，而该理论目前仍然还处于假设之中，并未被验证。如果用语言来形容宇宙的形状，应该是整体呈现多重镶嵌模式，具有无限重复出现的扭曲面，曲面间环环相扣，如同科奈里斯·埃舍尔创作的“圆形极限IV”图案，也与美国工程师P.H. Smith创作的“史密斯圆图”类似，体现出双曲空间的概念，是一种非欧几何的空间形态。

层次结构当代天文学的研究成果表明，宇宙是有层次结构的的、不断膨胀、物质形态多样的、不断运动发展的天体系统。

行星、小行星、彗星和流星体都围绕中心天体太阳运转，构成太阳系。

太阳系外也存在其他行星系统。约2500亿颗类似太阳的恒星和星际物质构成更巨大的天体系统——银河系。银河系的直径约10万光年，太阳位于银河系的一个旋臂中，距银心约3万光年。

银河系外还有许多类似的天体系统，称为河外星系，常简称星系。目前观测到1000亿个星系，科学家估计宇宙中至少有2万亿个星系。

星系聚集成大大小小的集团，叫星系团。平均而言，每个星系团约有百余个星系，直径达上千万光年。现已发现上万个星系团。包括银河系在内约40个星系构成的一个小星系团叫本星系群。

若干星系团集聚在一起构成的更高一层次的天体系统叫超星系团。超星系团往往具有扁长的外形，其长径可达数亿光年。通常超星系团内只含有几个星系团，只有少数超星系团拥有几十个星系团。

本星系群和其附近的约50个星系团构成的超星系团叫做本超星系团。

电脑制图据日本国家天文台的科学家们通过长达6年的数据收集，最近通过电脑制图法终于成功地绘制出一幅“宇宙图”，它能够把宇宙从诞生时起到今天的过程全貌再现。科学家们表示，这幅“宇宙图”将于2月1日在网上公开。此外，科学家们还制作 研究了5部反映月球、银河等如何形成的短片，也将一并在网上公布。

这款全新的宇宙图软件，采用了很多只有天文学家才会使用的观测数据和反映宇宙理最究成果，收录了从月亮大小的天体到太阳系、银河系、河外星系等不同规模的宇宙面貌。在这款软件里，宇宙中的恒星和银河等都会以相对的大小出现在正确的位置，十分生动逼真。

银河系由约2000亿个星体呈旋涡状分布，形成一个直径约8万光年，中心部分厚度达6000光年的大“银盘”。其中太阳附近的银盘厚度约为3000光年。因为太阳系位于银河系之内，所以人们不能观测银河系的全貌。但是，如果使用这幅“宇宙图”，就可以让普通人摆脱“不识银河真面目，只缘生在银河中”的境地。1