韋伯 COSMOS-Web 繪出最細緻宇宙網：由16.4萬個星系追到宇宙約10億歲

NASA 的詹姆斯韋伯太空望遠鏡（JWST）今次不是交出一張靚相，而是把 COSMOS-Web 這個大型巡天觀測，推進成一張可研究宇宙大尺度結構的地圖。加州大學河濱分校（UC Riverside）表示，天文學家利用 JWST 資料製成迄今最詳細的宇宙網地圖，把星系網絡追溯到宇宙約 10 億歲的年代 。

有報道用「橫跨 137 億年」形容這項成果 ；較準確地說，它是一張覆蓋近乎整段宇宙史的結構圖，而不是直接看見大爆炸本身，亦不是由宇宙第一秒開始逐格描畫 。

先講清楚：宇宙網不是太空入面一張發光蜘蛛網

宇宙網（cosmic web）可以想像成宇宙的骨架：暗物質同氣體形成互相交織的絲狀結構、片狀結構，包圍住巨大的近乎空洞區域，並把星系和星系團連成一個大尺度結構 。由於星系通常聚集在物質最密集的位置，特別是絲狀結構和密集節點上，所以星系分布會把這副看不見的骨架勾勒出來 。

換句話說，JWST 不是影到一張會發光的網；它是量度大量星系在天空和不同宇宙年代中的位置，再由天文學家用這些星系作為路標，推斷背後物質如何聚集成網 。

COSMOS-Web 點樣幫到手：夠闊，也夠深

COSMOS-Web 的關鍵是既有廣度，又有深度。這是 JWST 早期其中一個大型觀測計劃：它把超過 10,000 次曝光拼合起來，覆蓋一片約三個滿月並排般寬的天空，整體釋出資料揭示接近 800,000 個星系 。公開的 COSMOS-Web 場域包括影像和接近 800,000 個星系的目錄，跨越近乎整段宇宙時間 ；相關資料代表超過 250 小時韋伯觀測，已處理好、可供分析 。

新宇宙網研究並非把整個目錄一股腦兒丟進模型，而是用其中經挑選的樣本。ScienceDaily 報道指，研究人員分析了 COSMOS-Web 中超過 164,000 個星系，將宇宙網追溯到宇宙只有約 10 億歲的時代 。透過在同一大片天空定位星系，並按不同宇宙年代比較它們的分布，天文學家可以畫出物質在何處逐步聚成絲狀結構、片狀結構、星系團，以及較稀疏的空洞區 。

對星系形成：地點很重要

這張地圖最有價值之處，是替每個星系加上環境。星系不是孤零零漂在黑暗中；有些坐落在密集節點，有些沿着絲狀通道分布，有些則處於較空曠的區域 。宇宙網地圖讓研究者可以按「住址」比較星系：它是在節點、絲狀結構，還是較孤立的地方 。

對星系形成來說，環境可能左右星系如何增長、合併，以及能否獲得氣體。這幅圖給天文學家一套框架去問：早期宇宙中住在密集地帶的星系，是否跟空曠地帶的星系走上不同演化路線？現有宇宙模擬又能否重現同樣的大尺度圖案 ？

這也接上 COSMOS-Web 早前留下的疑問。2025 年公開數據發布曾被報道顯示，早期星系數量約比預期多 10 倍 ，而接近 800,000 星系的目錄亦被形容為挑戰我們對嬰兒宇宙的既有想法 。更細緻的宇宙網地圖，能幫助研究者檢視這些早期星系的豐富程度，會否與大尺度結構有關，而不是把每個早期星系都當成孤立的意外。

對暗物質：不是解開成分，而是畫出影子

今次地圖沒有告訴我們暗物質究竟由甚麼粒子組成。它做的是另一件事：間接追蹤暗物質的引力架構。宇宙網本身就是由暗物質和氣體構成的網絡，星系與星系團則標示出骨架中最密集的位置 。

同一 COSMOS-Web 脈絡下的相關研究，亦從另一角度支持這幅圖像。研究人員利用 JWST 影像做弱引力透鏡質量測繪，追蹤星系團、絲狀結構和低密度區中的暗物質；該質量圖解析度比以往太空巡天高出超過兩倍，並可追到紅移 z ≈ 2 。將星系宇宙網地圖和質量圖放在一起看，就會見到可見星系和不可見物質如何一齊編織出宇宙的大尺度結構 。

為何 JWST 比哈勃更合適做這件事

哈勃望遠鏡的深空影像早已改寫遠方星系研究，但最早、最紅、最暗的星系，正正是 JWST 的紅外能力派上用場的地方。早期星系的光經過膨脹宇宙長途跋涉後，波長會被拉長到紅外；NASA 的韋伯資料亦指出，這類極遠目標需要紅外儀器才較有效觀測 。NASA 也曾形容，韋伯的紅外視野與哈勃資料結合時，可以把深空觀測推得更遠 。

COSMOS-Web 更把這種紅外能力和大範圍巡天結合起來。計劃本來就是用 JWST 的近紅外相機 NIRCam 觀測一大片天空，同時用中紅外儀器 MIRI 觀測較小範圍 。已發布的 COSMOS-Web 地圖覆蓋 0.54 平方度天空，約等於從地球看月亮所佔面積的三倍 。闊視野、深紅外影像和高解析度三樣加在一起，才令單個星系偵測變成可以統計大尺度結構的地圖 。

公開數據令結果不止一隊人可用

在這次宇宙網成果之前，COSMOS-Web 已經交出一份大型公開宇宙圖集。COSMOS 國際合作團隊在 2025 年以開放科學形式釋出影像和接近 800,000 個星系的目錄 。當中有些星系被看到的是它們約 130 億年前的樣子 ；COSMOS-Web 合成影像亦被報道可回望約 135 億年，而 NASA 估計宇宙年齡約 138 億年 。

這種公開發布有兩個重點：規模和可重覆驗證。規模夠大，才較不容易錯過罕見的早期星系和龐大宇宙結構；資料已處理好、可分析，也代表其他研究者甚至公眾毋須由原始望遠鏡檔案開始，可以直接使用這套資源 。

所以，「137 億年地圖」應該點理解？

有報道把新成果寫成橫跨 137 億年的宇宙網地圖 。較穩陣的讀法是：它把星系網絡追溯到宇宙約 10 億歲，而 COSMOS-Web 其他產品本身則可在回望時間上接近 135 億年 。這不是從大爆炸第一刻開始的完整電影，而是一張把大尺度宇宙結構推到宇宙約 10 億歲那個早期階段的地圖。

重點並非 JWST 拍下一張神奇照片，而是 COSMOS-Web 把闊範圍紅外觀測、深度星系目錄和公開數據放在一起，讓天文學家能用星系做路標，畫出暗物質和氣體在宇宙歷史中搭成的隱形棚架 。