日美联合实施大型太空观测项目　将绘出距离为25亿光年的详细宇宙图

【《日本?望》月刊3月号文章】题：宇宙图
雄心勃勃的天文观测项目
由日本和美国科学家开展的人类历史上最雄心勃勃的天文观测项目索罗恩数字太空观测项目，将绘出距离直到25亿光年的详细的宇宙图。
索罗恩数字太空观测项目（SDSS）是日本与美国的一项联合项目，目的是绘制大规模的外太空星象图。该项目将观测的宇宙空间，比以前任何项目的都要广，包括外太空星系和其他太空体并确定其位置。此太空图不仅能使科学家更好地理解宇宙的结构，而且是了解宇宙未来发展的重要步骤。观测仪器的性能测试已经结束，正式的观测将于2001年春天开始。
第一次大规模的宇宙观测直到70年代后期才开始进行。70年代，电子技术的飞速发展给太空观测仪器带来了契机。
如何测定物体到地球的距离
10多年前，一个日本和美国联合研究小组提出索罗恩数字太空观测项目的想法，以绘制更详细的太空图。
研究人员在新墨西哥州萨克拉曼多的阿帕奇角观测站设置了一架光圈为2.5米、视角为2.5度的望远镜，专门用于此项研究，并从1998年度就开始测试其观测能力。
根据计划，将利用附在望远镜上的一架超大型电荷耦合器件照相机对四分之一的太空进行观测，并利用一架分光镜同时记录数个太空物体的光谱。这是一个不同寻常的观测系统，因为这种照相机和分光镜可一直用于观测。
根据东京大学天文学教授、参与该小组的日本成员冈村定矩的说法，测试阶段按计划在2001年春天结束，之后5年将利用这架世界上最大的电荷耦合器件照相机拍摄光亮度大于23（满月亮度的一百万亿分之一）的约1亿个星系和星座的图像。这架电荷耦合器件照相机由54个电荷耦合器件探测器组成，具有1.5亿个像素。将从拍摄到的图像上得到尽可能多的信息，如星系的位置、颜色及亮度。这些数据将用于制订星系及其他太空物体的目录。将从目录中选出亮度大于19的大约有100万个星系和1万个类星体做光谱分析，以确定它们到地球的距离。以当前的光谱分析技术，亮度19是获得太空物体准确光谱图的极限。
到底是怎么从光谱图测出一个物体到地球距离的呢？由于宇宙还在扩张，物体离地球越远，则离开地球的速度越快。星系离开地球的速度越快，从地球观测到的光的波长就变得越长，这一现象被称为多普勒效应。星系到地球的距离可从其波长计算出。
已经取得成果
尽管索罗恩数字太空观测项目还处于测试阶段，但它已经得到一些结果。在测试如何通过分光镜寻找和观测遥远的物体时，发现了大约10个形成于几乎是宇宙初期的类星体。日本参与该小组的成员、名古屋大学粒子天文学教授池内了说：“如果我们假设宇宙已经存在130亿年，那么我们发现有3颗110亿年前形成的类星体。”
索罗恩数字太空观测项目还准确测出大约1.5万个星系的位置，它们在春天和夏天能被看到，分布于太空赤道60度宽的范围内。
在测试恒星的过程中，在银河系的旋转臂上发现了几百个古老而暗淡的恒星。这些恒星的质量只有太阳的十分之一到一半，以前从未见到过。
如果一切顺利，收集到的主要数据在5年后将达到2000亿字节。冈村定矩解释说：“如果印在一份40页的日报上，索罗恩数字太空观测项目的数据将足够用670年。这些数据将作为人类的共同财产向全世界公开。”
索罗恩数字太空观测项目将准确测定星系和类星体的三维空间位置，并绘出距离直到25亿光年的极为详细的太空图。科学家将能利用这些信息在迄今无法想象的规模上掌握从80年代争论至今的大规模宇宙结构，这无疑将带来新的发现。举例来说，通过研究广阔空间内的星系的质量，科学家将能相当准确地估计出宇宙的平均质量密度。
美国天文学家埃德温·哈勃通过观测太空，推测宇宙正在膨胀。宇宙膨胀的能量必须抵消物质的引力，这减缓了宇宙的膨胀。池内了说：“如果平均质量密度达到某一水平，在将来的某一时刻宇宙会开始收缩并逐渐毁灭。如果低于这个水平，宇宙会持续膨胀，因而对平均密度的准确理解能让我们预测宇宙的未来。”