2度視場星係紅移巡天（2dfgrs，2-degree field galaxy redshif survey）計劃是英國和澳大利亞合作進行的大型巡天項目。目前，參與該計劃的天文學家已使用新南威爾士州英-澳天文臺3.9米口徑的英-澳望遠鏡獲取了24萬餘個（確切地說是245591個）天體（絶大部分是星係）的光譜，並由此測量出星係的紅移分佈，繪製出宇宙的3維圖景，同時還使一些宇宙學常數的數值得到了修正。人們希望以此能回溯宇宙大尺度結構的演化。
2dfgrs是采用了多光纖技術的新一代巡天計劃。由於能同時採集大批天體的光譜，采用這項技術的計劃獲得的數據量比起20世紀80年代的同類工作要大3-4個數量級。2002年7月，計劃中的25萬個星係已基本觀測完畢，人們獲取了22萬餘個星係的準確紅移值，完成了該巡天的觀測部分。
巡天利器
除了3.9米英-澳望遠鏡之外，天文學家的主力設備還包括2度視場（2df）係統。這套相當復雜的係統（甚至可以說是目前最復雜的天文觀測設備之一）包括大視場改正器、光纖板（直徑半米左右）、2臺攝譜儀，以及修正大氣散射的設施。光纖板可以說是係統的關鍵，其上連接有400根光纖，每根光纖定位精度達20微米，覆蓋的天空範圍是0.3″；每臺攝譜儀都可接收來自200根光纖的信息。這樣就可以隨時獲得在2度視場內400個星係的光譜。
為充分利用時間，提高效率，2df係統采取的設計可以讓觀測與準備同時進行。也就是說，在使用一塊光纖板進行光譜觀測的同時，可以準備好另一塊（用於不同天區）的光纖板，而每塊光纖板的準備時間不超過一小時。因此在巡天工作中，基本不存在無效時間。理想條件下，2dfgrs計劃一夜最多能獲得2000個星係的光譜；而獲取10萬個星係的光譜衹要2年時間。
巡天範圍
2dfgrs的觀測對象是從先前apm星係巡天的數據中篩選出來的。apm巡天利用的是英-澳天文臺聯合王國施密特望遠鏡拍攝的底片，確切地說是底片經掃描後得到的電子文件。
2dfgrs觀測的星係主要分佈在南北銀極附近的兩個帶狀區域上，另外也有一些分佈在南銀極帶附近100個隨機選擇的天區，涉及天區的總面積為1800平方度。其中最暗的星係星等為19.45等。與2dfgrs同時進行的還有2度視場類星體巡天計劃，使用的裝備與2dfgrs一樣。它的目標是拍下3萬個類星體的光譜（目前也已完成）。
星係的分佈
2dfgrs計劃得到的數據是25萬個星係的光譜。光譜可以告訴我們宇宙學上最重要的數據之一：星係的紅移值z，衹要應用多普勒定律我們就可以計算出星係離我們遠去的速度v，或者更簡單地，v = c z。而哈勃定律說，星係的退行速度與距離d成正比：
v = h d
也就是說，2dfgrs計劃使我們獲取了25萬個星係的距離數據（當然其中有一部分數據精度很低，可以信賴的數據有221414個）。這些星係的平均紅移值大約是0.1。
將星係的天球坐標與距離結合起來，我們能得到什麽？答案很明顯：星係在宇宙中的3維分佈。下圖就是宇宙某一片斷的三維地圖。
現在宇宙的大尺度結構已經有所顯露了：空穴與細絲。星係的分佈遠遠談不上均勻。儘管2dfgrs計劃衹巡視了很小一片天區，但僅僅基於宇宙學原理，我們就完全有理由認為宇宙在各個方向上都是如此。2dfgrs巡天所能觀測的最遠星係距離我們大致是40億光年。從圖中可見，在10億光年的範圍內，星係成團現象很明顯。空穴與細絲的尺度大至上億光年，在空穴中幾乎沒有星係存在。或者幹脆說，這一區域內的宇宙是一片泡沫，星係分佈在泡沫表面。而在此之外，星係分佈趨嚮均勻，泡沫結構逐漸隱去。這也在一定程度上填平了宇宙小尺度結構的不均勻與高度各嚮同性的宇宙微波背景輻射之間的鴻溝。
除此之外，2dfgrs巡天還得出了星係總亮度和星係中心表面光度與空間分佈的關係，以及星係亮度與成團性的聯繫。
暗物質與暗能量
2dfgrs計劃獲得的星係地圖展現了泡沫狀的結構，那麽這又能說明什麽？星係的密度場。紅移的空間分佈形式被認為與宇宙中的重子物質有關。如果能詳查這一點，天文學家就可以解開宇宙初期量子起伏的情況。
對星係密度場進行傅裏葉分析和球諧函數分析之後，人們可以得出功率譜（power spectrum）p(k)，以瞭解在某一尺度上星係成團的情況。分析結果是，如果宇宙的結構正如2dfgrs巡天所得，那麽普通重子物質衹占所有物質的15%；餘下的，全是不可見的暗物質（這裏指冷暗物質）。觀測數據同樣表明，暗物質的分佈方式也是與普通物質相同的。而天文學家認為，正是宇宙早期暗物質的分佈起伏為今日宇宙的普通物質起伏埋下了種子。
而對宇宙微波背景輻射的精細觀測表明，宇宙的幾何結構是平直的。將這一觀測結論與2dfgrs巡天的功率譜以及哈勃常數的數值相結合，天文學家又可以推算出，為保證宇宙平直，宇宙中所有物質衹能占據全部質量-能量的30%。其餘的70%就歸為産生負壓力、驅動宇宙加速膨脹的暗能量了。
另外，2dfgrs巡天對ia型超新星的觀測也為宇宙加速膨脹提供了獨立的證據。這也從某種意義上說明了暗能量的存在性。
宇宙的色彩
同時，2dfgrs巡天觀測的星係樣本數量之大，也使天文學家們能夠嘗試着去回答一個簡單而又棘手的問題：宇宙的顔色是什麽？
回答這一問題的前提是對各天體的光譜有相當瞭解。首先，將這25萬個星係的光譜綜合起來，天文學家們可以繪製出“宇宙光譜”。這可以看作是宇宙中所有天體（確切地說是2dfgrs巡天觀測過的所有天體）輻射的總和。
麽如果讓“宇宙光譜”通過三棱鏡彙聚到一起呢？
2002年1月公佈的結果是這樣的，這是介於淺緑鬆石色和碧緑色之間的顔色，rgb值分別是0.269、0.388和0.342。姑且先將這種顔色稱為“宇宙緑”吧。
但時隔不久，研究人員發現他們的參考點略偏紅色。扣除這個因素後，人們得到的宇宙色彩則是偏米黃的。這種顔色最後被稱為cosmic latte。
在宇宙演化過程中，宇宙的平均色彩並非一成不變，而是隨時間的推移逐漸嚮紅端變化。在宇宙創生之初，色彩則近於翠藍色。
2dfgrs以外
除2dfgrs之外，正在進行的大型巡天計劃還有斯隆數字巡天（sdss）、利用2微米巡天進行的6度視場巡天、vimos等。幸運的是，在很多關鍵問題如暗能量上，它們取得了相當一致的結論。這也從某種程度上說明了如今宇宙學理論的可靠。 |
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