隨著 COSMOS-Web 巡天項(xiàng)目發(fā)布龐大的可搜索數(shù)據(jù)庫，宇宙探索開啟了新篇章。該數(shù)據(jù)庫將為公眾提供前所未有的機(jī)會(huì)，讓他們能夠看到詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡迄今為止捕捉到的最深層宇宙圖像。這一里程碑讓從經(jīng)驗(yàn)豐富的天文學(xué)家到充滿好奇心的愛好者，每個(gè)人都能探索和分析這片曾經(jīng)專屬于專業(yè)研究人員的天體數(shù)據(jù)寶庫。

COSMOS-Web 項(xiàng)目是詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡第一年選定的最大的通用觀測(cè)項(xiàng)目，該項(xiàng)目使用近紅外相機(jī) (NIRCam)繪制了相當(dāng)于三個(gè)滿月大小的天空區(qū)域，并使用中紅外儀器 (MIRI) 繪制了另一區(qū)域。

這項(xiàng)雄心勃勃的努力產(chǎn)生了一個(gè)名為“COSMOS2025”的星系表，其中包含近80萬個(gè)星系的詳細(xì)信息。該數(shù)據(jù)庫涵蓋了光度測(cè)量、結(jié)構(gòu)測(cè)量、紅移和其他物理參數(shù)，據(jù)COSMOS-Web團(tuán)隊(duì)稱，這一資源“開辟了許多尚未探索的科學(xué)途徑”。

數(shù)據(jù)的范圍和質(zhì)量超出預(yù)期。“詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的靈敏度讓我們能夠看到比以往任何時(shí)候都更暗淡、更遙遠(yuǎn)的星系，因此我們能夠發(fā)現(xiàn)極早期宇宙中的星系并詳細(xì)研究它們的特性，”羅徹斯特理工學(xué)院副教授、宇宙網(wǎng)項(xiàng)目聯(lián)合負(fù)責(zé)人杰伊漢·卡塔爾特佩說道。這項(xiàng)巡天的圖像捕捉到了宇宙中一些最罕見的天體，現(xiàn)在可供科學(xué)家和公眾觀測(cè)。

從 NIRCam 馬賽克中選擇的示例星系涵蓋了 98% 的宇宙歷史。

建立如此全面的星系庫需要?jiǎng)?chuàng)新與協(xié)作。“這是一項(xiàng)雄心勃勃的任務(wù)，需要開發(fā)創(chuàng)新技術(shù)，以便同時(shí)測(cè)量37幅圖像中近80萬個(gè)星系的光度和形態(tài)，”宇宙黎明中心博士后研究員馬爾科·舒托夫（Marko Shuntov）解釋道。該團(tuán)隊(duì)的努力產(chǎn)生了他們所描述的“一些最高質(zhì)量的星系紅移和物理參數(shù)，這將促成突破性的科學(xué)研究。”

此次發(fā)布的一個(gè)突出功能是，用戶只需單擊即可搜索特定對(duì)象或探索星系屬性。該工具以及完整的數(shù)據(jù)集和隨附的科學(xué)論文旨在讓更廣泛的受眾能夠理解科學(xué)知識(shí)。

宇宙網(wǎng) NIRCam 馬賽克（左上）放大了宇宙網(wǎng)環(huán)周圍的區(qū)域（右上）。

Cosmos-Web 背后的技術(shù)成就令人矚目。它整合了超過一萬張圖像，最終生成了迄今為止最大的 JWST 連續(xù)圖像，這一壯舉需要精確的校準(zhǔn)和觀測(cè)偏差校正。“能夠揭示此前在其他波長(zhǎng)下無法觀測(cè)到的星系，真是令人難以置信，而最終看到它們出現(xiàn)在我們的電腦上，更是令人欣慰。”巴黎-薩克雷大學(xué)博士后研究員馬克西米利安·弗朗哥說道。

MIRI 的貢獻(xiàn)同樣至關(guān)重要，它使我們能夠探測(cè)和表征更高紅移的星系，并深入了解驅(qū)動(dòng)星系演化和黑洞增長(zhǎng)的過程。羅徹斯特理工學(xué)院博士后研究員桑托什·哈里什 (Santosh Harish) 表示：“借助 MIRI，我們現(xiàn)在能夠獲得該波長(zhǎng)范圍內(nèi)前所未有的細(xì)節(jié)，從而為驅(qū)動(dòng)星系演化和黑洞增長(zhǎng)的過程提供新的見解。”

MIRI 的宇宙場(chǎng)布局，其中突出顯示了幾個(gè)示例星系，顯示了 JWST/MIRI 和 Spitzer/IRAC 在相同波長(zhǎng)下的比較。

Cosmos-Web 團(tuán)隊(duì)由來自世界各地的近 50 名研究人員組成，于 2021 年詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)射升空后開始工作，為該項(xiàng)目投入了超過 250 小時(shí)的觀測(cè)時(shí)間。他們的目標(biāo)包括繪制宇宙的再電離時(shí)代圖譜、追蹤大質(zhì)量星系的演化以及研究暗物質(zhì)與可見物質(zhì)之間的關(guān)系。

由此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)已經(jīng)帶來了新的發(fā)現(xiàn)和方法，例如使用人工智能來估計(jì)星系特性和追蹤數(shù)十億年來最亮星系群的結(jié)構(gòu)演變。

成立于2007年的“宇宙”合作項(xiàng)目一直強(qiáng)調(diào)開放性和全球參與。“我們擁有非常可靠的數(shù)據(jù)和目錄，我們對(duì)其進(jìn)行了測(cè)試，并投入了大量精力，”卡塔爾特佩指出。“我無法夸大這個(gè)領(lǐng)域發(fā)生了多大的變化。有了詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)，我們現(xiàn)在有了觀察宇宙的新窗口。”

這一海量數(shù)據(jù)集的處理得益于巴黎天體物理研究所的專用計(jì)算資源，并得到了法國(guó)及地區(qū)科研機(jī)構(gòu)的支持。隨著 Cosmos-Web 數(shù)據(jù)庫成為未來巡天和下一代望遠(yuǎn)鏡的新標(biāo)準(zhǔn)，它的公開發(fā)布標(biāo)志著天文數(shù)據(jù)共享和使用方式的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。