多年来，天文学家们一直致力于拼凑宇宙的故事，但关键的早期篇章却大多未完成。我们的望远镜灵敏度根本不够高，无法捕捉到来自宇宙最深处最微弱的光线。直到现在，情况才有所改变。一个名为“COSMOS-Web”的全新合作项目绘制了迄今为止最全面的宇宙图谱，其中包括135亿年前早期宇宙的图像。
这张六张星系图像是从近80万个星系中选取的。从左上到右下：现今的宇宙，以及30亿年前、40亿年前、80亿年前、90亿年前和100亿年前的宇宙。
加州大学圣巴巴拉分校的科学家们利用詹姆斯·韦伯太空望远镜6.5米（21英尺）镜面的数据，勘测了0.54平方度的天空，这相当于从地球上观测到的三个满月的面积。COSMOS-Web数据集绘制了近80万个星系，涵盖了近98%的宇宙历史。
COSMOS 合作项目的联合负责人、加州大学圣巴巴拉分校物理学教授凯特琳·凯西 (Caitlin Casey) 表示：“我们的目标是在物理规模上构建这个深空空间场，其规模远远超出以往任何项目。”
得益于位于地球大气层外太空的詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST），以及它捕捉这些微弱光子的灵敏度，研究人员收集了大量原始数据。然而，解读这些原始数据需要专业知识和强大的计算机。COSMOS团队花了两年多的时间，将这些原始图像转化为用户友好型的目录。
现在，这些交互式图像已发布，可供所有人免费浏览。用户可以直接放大物体以查看其属性，或在图像中搜索特定物体。
“詹姆斯·韦伯太空望远镜的灵敏度让我们能够观测到比以往任何时候都更加暗淡和遥远的星系，因此我们能够发现极早期宇宙中的星系并详细研究它们的特性，”COSMOS-Web 首席研究员、罗彻斯特理工学院教授杰伊汉·卡塔尔特佩 (Jeyhan Kartaltepe) 说道。“数据的质量仍然令我们惊叹，它比预期的要好得多。”
更有趣的是，研究人员观测到的星系数量比预期多出10倍。团队甚至发现了几个此前哈勃望远镜无法观测到的超大质量黑洞。这些意外发现引发了一系列关于宇宙最初几亿年发生了什么的新问题。
“自从望远镜启动以来，我们就一直在想‘这些詹姆斯·韦伯太空望远镜的数据是否违背了宇宙学模型？’因为宇宙过早地产生了太多的光；它只有大约4亿年的时间来形成相当于十亿个太阳质量的恒星，”凯西解释说。“我们只是不知道如何实现这一点。所以，有很多细节需要解开，还有很多问题没有得到解答。”
该项目的目标不仅是观测宇宙起源时的星系，更在于更广阔地了解早期星系的环境。随着整个数据集向公众开放，该团队希望新视野以及研究生和本科生天文学家能够发现新的发现，并解开有关暗物质和早期宇宙物理学等宇宙奥秘的线索。
“最优秀的科学研究成果，实际上是每个人对同一数据集都有不同看法时产生的，”凯西说道，“谜团并非只靠一群人就能解开。”
资料来源：加州大学圣巴巴拉分校、罗彻斯特理工学院