HETDEX在第一次大型调查中揭示了银河系金矿

天文学家几乎没有触及绘制几乎无穷无尽的天空恒星和星系的表面。德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员使用超级计算机揭示了超过200万个新天体的位置。他们的目标是绘制更多的地图，并利用这些知识来预测宇宙的最终命运。

Hobby-Eberly望远镜暗能量实验(HETDEX)自2017年以来一直在扫描西德克萨斯州戴维斯山脉的黑暗天空，敏锐地着眼于从10亿光年外的星系中中性氢发射中捕获莱曼-α频率光的光谱数据。这些星系从氢中发出标志性波长的光，向天文学家发出新恒星强烈创造的信号。

HETDEX合作涉及一个庞大的团队，包括来自和德国六个学术机构的天文学家，工程师，技术人员和研究生。

研究人员首次对天文物体进行了编目——在高红移下绘制了超过51，863个莱曼α发射星系;123，891个在低红移的恒星形成星系;5，274个低红移的非发射线星系;和4，976个活跃的星系核(AGN) - 表明黑洞存在的亮点。

描述该目录的论文于 2023 年 <> 月发表在《天体物理学杂志》上。

“我们刚刚首次在红移编目数量方面爆炸式增长，”该研究的共同作者，德克萨斯大学奥斯汀分校(UT Austin)的研究科学家Erin Mentuch Cooper说。Cooper是HETDEX项目的数据经理。

“HETDEX目录中有一个天文学探索的金矿。这就是我喜欢它的原因，“该研究的共同作者Karl Gebhardt说，他是UT Austin自然科学学院Herman和Joan Suit天文学教授。Gebhardt是HETDEX的项目科学家和首席研究员。

恒星的红移告诉天文学家一颗恒星远离地球的速度有多快，因为它的频率，类似于它的颜色，随着它离开而降低，就像火车经过时的喇叭一样。

恒星移开的速度越快，它离得越远。速度和距离之间的关系，称为哈勃定律，可以确定星系的位置，并允许天文学家使用HETDEX创建超过3，200颗恒星和星系的000D地图。

“这只是我们将发现的一小部分，但这是一个良好的开端。最终，HETDEX的目标是绘制一百万个红移星系，“库珀说。

HETDEX与以前的大型天空调查不同，因为它是一项非目标调查，覆盖天空并从可见积分场可复制单元光谱仪(VIRUS)的35，000根光纤电缆中收集光谱。

病毒从遥远的星系中获取星光，并像棱镜一样将光分解成其成分颜色。HETDEX在天空中绘制平铺，在月球大小的天空中收集35，000个光谱，然后从一个点移动到另一个点。它每年为其调查数据收集大约500-600小时的观察结果。

“我们拥有地球上最大的光谱仪器，我们正在进行时间最长的调查之一，”Gebhardt说。“为了分析这些数据，我们需要最快的计算机，这就是TACC的用武之地。TACC为这项大型调查进行所有数据存储和数据分析。

来自望远镜的数据通过高速线路以100千兆位/秒的速度直接进入TACC畜栏数据存储系统。

“TACC与我们一起努力简化我们的系统，而且它的工作非常出色。我们可以在几天内处理数年的数据，也许在TACC系统上一周的时间。我们多次这样做，因为我们不断调整和改进我们的方法，“Gebhardt补充道。

HETDEX使用了德克萨斯高级计算中心的Maverick和Stampede2超级计算机，该中心是德克萨斯大学奥斯汀分校领先的学术超级计算中心。Stampede2由国家科学基金会资助，是数千名科学家的共享资源。他们帮助处理和分析了TACC畜栏系统上约60TB的图像数据。

更重要的是，Cooper及其同事与TACC合作创建了JupyterHub对数据的公共访问。

“任何具有任何学历的人都可以获得TACC帐户，并通过网络浏览器访问我们的数据。我们将让他们访问我们的所有数据。这只是现在的目录。但是，未来将提供HETDEX科学的遗产潜力。TACC正在帮助建立它，“库珀说。

目录中一个有趣的亮点是鉴定具有强烈莱曼α光发射的活跃星系核(AGN)。Gebhadt 与人合著了一项由德克萨斯大学奥斯汀分校天文学博士后研究员刘晨旭领导的研究，该研究于 2022 年 <> 月发表在《天体物理学杂志》上。它提供了黑洞没有周围宿主星系的有趣证据。

“这就是我所说的'裸黑洞'，”Gebhardt说。“目前还没有得到证实，但我们怀疑这些可能在那里。只有像HETDEX这样的调查才能找到这些。

HETDEX产生的科学增加了理解整个宇宙膨胀的更大图景，根据2019年哈勃太空望远镜对超新星的精确观测，其增长速度出人意料地比预期的要快得多，超新星就像宇宙的标准。

HETDEX的圣杯是10亿年前宇宙膨胀率的精确测量，它将揭示暗能量的物理模型。

天文学家在如何解释当前膨胀率的测量上存在分歧。理解它可能需要修改引力理论，或者改变基本的大爆炸理论。它可能是未被发现的粒子的杰作。

宇宙早期膨胀率的精确值可以与今天的膨胀率进行比较。这种比较可以确定宇宙是否会永远继续膨胀，或者有一天会在数十亿年后自行坍缩。

“HETDEX项目的全部意义在于测量宇宙的膨胀，”Gebhardt说。

“这个新目录为最终回答'百万星系'问题增加了有价值的数据，这是HETDEX协作组织在来年非常努力的事情。但这里有一个更大的图景，这就是我们回馈社区的东西，不仅仅是回馈给世界各地的科学家，而是回馈给整个社区。如果没有TACC的超级计算资源和专家，我们将无法完成这项工作，因为我们的计算能力可以运行许多数据分析并继续改进流程。