2度視場星系紅移巡天 (Two-degree-Field Galaxy Redshift Survey)，或2dF、2dFGRS是天文學在1997年至2002年4月11日之間使用AAO天文台的3.9米AAO望遠鏡進行的紅移巡天觀測。史蒂夫馬杜克斯和約翰皮科克是這個計畫的主持人，巡天測量的數據在2003年6月30日出版。在勘測的這一局部宇宙的部分，確定了大規模的結構。截至2007年1月，它是僅次於2000年開始的史隆數位巡天之下，規模第二大的巡天觀測。
基本介紹
- 中文名：2度視場星系紅移巡天
- 外文名：Two-degree-Field Galaxy Redshift Survey
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敘述
觀測區域的選擇則是依據先前的APM 星系巡天的結果（史蒂夫馬杜克斯和約翰皮科克也參與此工作），在赤經上涵蓋了75度寬的兩個扇狀區，在緯度上的涵蓋是銀北極7.5度的範圍，銀南極15度的範圍，在銀南極還測量了數百個獨立的2平方度區域。（參見這張圖中，那些黑色的小圈代表勘測的區域，紅色的柵格是早先APM星系巡天調查的區域）。
總計，在五年之中，使用了272個觀測的夜晚。在光度學上測量了382,323個目標，在244,591個天體的光譜中有232,155個是星系（221,414有良好的品質），12,311個是恆星，還有125個類星體。
這次勘查使用的是口徑3.9米的AAT，在主焦點上佩掛視野2dF的儀器後，每次指向目標時可以觀察2平方度的區域。這個儀器的頻譜儀擁有兩個各有200條光纖的遮罩，可以同時測量400個光譜。測量的極限星等是19.5等，涵蓋的紅移值主要在 Z< 0.3，中間值為紅移0.11；換算成體積大約涵蓋在10hMpc，此處的h相當於哈伯常數的百分之一，而哈伯常數的值為70 km/s/Mpc。這次勘查得到的最大紅移值相當於600hMpc的距離。
巡天結果
2度視場星系紅移巡天所得與宇宙論相關的主要結果如下：
- 偵測重子在聲學上的振盪，以得出重子物質與暗物質之間的密度關係
- 得出微中子對暗物質比例貢獻的上限，三種微中子的質量總計極限為1.8電子伏特
透過2度視場星系紅移巡天，我們得以一窺可觀測宇宙的獨特面貌。以觀測結果建立出的3度空間測量圖顯示出，鄰近宇宙里令人印象深刻的宇宙結構。由一些超星系團構成的巨大結構，像是史隆長城，是所知在宇宙中最巨大的結構。
巡天技術
2dFGRS是採用了多光纖技術的新一代巡天計畫。由於能同時採集大批天體的光譜，採用這項技術的計畫獲得的數據量比起20世紀80年代的同類工作要大3-4個數量級。2002年7月，計畫中的25萬個星系已基本觀測完畢，人們獲取了22萬餘個星系的準確紅移值，完成了該巡天的觀測部分。
2度視場星系紅移巡天
2度視場星系紅移巡天巡天利器
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）系統。這套相當複雜的系統（甚至可以說是最複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台攝譜儀，以及修正大氣散射的設施。光纖板可以說是系統的關鍵，其上連線有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″；每台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個星系的光譜。
為充分利用時間，提高效率，2dF系統採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計畫一夜最多能獲得2000個星系的光譜；而獲取10萬個星系的光譜只要2年時間。
巡天範圍
2dFGRS的觀測對象是從先前APM星系巡天的數據中篩選出來的。APM巡天利用的是英-澳天文台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檔案。
2dFGRS觀測的星系主要分布在南北銀極附近的兩個帶狀區域上，另外也有一些分布在南銀極帶附近100個隨機選擇的天區，涉及天區的總面積為1800平方度。其中最暗的星系星等為19.45等。與2dFGRS同時進行的還有2度視場類星體巡天計畫，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（已完成）。
星系的分布
2dFGRS計畫得到的數據是25萬個星系的光譜。光譜可以告訴我們宇宙學上最重要的數據之一：星系的紅移值z，只要套用都卜勒定律我們就可以計算出星系離我們遠去的速度v，或者更簡單地，v = c z。而哈勃定律說，星系的退行速度與距離D成正比：
v = H D
也就是說，2dFGRS計畫使我們獲取了25萬個星系的距離數據（當然其中有一部分數據精度很低，可以信賴的數據有221414個）。這些星系的平均紅移值大約是0.1。
將星系的天球坐標與距離結合起來，我們能得到什麼？答案很明顯：星系在宇宙中的3維分布。下圖就是宇宙某一片斷的三維地圖。
宇宙的大尺度結構已經有所顯露了：空穴與細絲。星系的分布遠遠談不上均勻。儘管2dFGRS計畫只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系距離我們大致是40億光年。從圖中可見，在10億光年的範圍內，星系成團現象很明顯。空穴與細絲的尺度大至上億光年，在空穴中幾乎沒有星系存在。或者乾脆說，這一區域內的宇宙是一片泡沫，星系分布在泡沫表面。而在此之外，星系分布趨向均勻，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向同性的宇宙微波背景輻射之間的鴻溝。
除此之外，2dFGRS巡天還得出了星系總亮度和星系中心表面光度與空間分布的關係，以及星系亮度與成團性的聯繫。
暗物質與暗能量
2dFGRS計畫獲得的星系地圖展現了泡沫狀的結構，那么這又能說明什麼？星系的密度場。紅移的空間分布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。
對星系密度場進行傅立葉分析和球諧函式分析之後，人們可以得出功率譜（power spectrum）P(k)，以了解在某一尺度上星系成團的情況。分析結果是，如果宇宙的結構正如2dFGRS巡天所得，那么普通重子物質只占所有物質的15%；餘下的，全是不可見的暗物質（這裡指冷暗物質）。觀測數據同樣表明，暗物質的分布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布起伏為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，宇宙中所有物質只能占據全部質量-能量的30%。其餘的70%就歸為產生負壓力、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巡天觀測的星系樣本數量之大，也使天文學家們能夠嘗試著去回答一個簡單而又棘手的問題：宇宙的顏色是什麼？
回答這一問題的前提是對各天體的光譜有相當了解。首先，將這25萬個星系的光譜綜合起來，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。
么如果讓“宇宙光譜”通過三稜鏡匯聚到一起呢？
2002年1月公布的結果是這樣的，這是介於淺綠松石色和碧綠色之間的顏色，RGB值分別是0.269、0.388和0.342。姑且先將這種顏色稱為“宇宙綠”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。這種顏色最後被稱為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向紅端變化。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畫還有斯隆數字巡天（SDSS）、利用2微米巡天進行的6度視場巡天、VIMOS，Wigglez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。
