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应用分类: 手机网游
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　　欧几里得望远镜能开暗物质之谜吗？　　中国新闻周刊》记者：⏹️智杰　　发于2023.7.10总第1099期《中国新闻周刊》杂志🦽　北京时间7月1日晚23时12分，由欧洲空间局(以下简称欧空局)设计的欧几里得空间望远(以下简称欧几里得望远镜)搭乘美国SpaceX公司的猎鹰9号火箭，从美国佛罗里达州发射空。未来6年，它将勘测超过三分之一的宇宙，超过10亿个星系做“CT扫描”，并绘制出一张宇宙三维“地图”。　据欧空局官网介绍，依✳️欧几里得望远镜观测的👩‍👧‍👧量数据，可以前所未有确定过去100亿年中宇宙的膨胀和结构演化，有助于揭开宇宙学的两奥秘：暗能量和暗物质　　中国科学院国家天台研究员巩岩长期研究物质和暗能量模型，是国巡天空间望远镜(CSST)国家天文台科学研究中心常务副主任。他《中国新闻周刊》介绍，暗物质和暗能量，是前物理学和天文学最前的研究领域，也是笼罩两个学科头顶上的“两👬🏼乌云”。多个国家都在关领域攻关，如果将这大谜团破解了，对人类说是非常重大的突破。　人类对95%的宇宙还一无所知　　2009年，欧空局发射“普朗克探测卫星，耗时3年，精准绘制出宇宙微波背景射图，这是宇宙大爆炸的遗留辐射，被称为宇中最古老的光。2013年，第一幅反映宇宙诞初期的全景图公开后，学家确认，它几乎完美验证了宇宙标准模型。在宇宙中，所有可见的🪂通物质，包括恒星、行以及我们生活中的一切只占宇宙总能量的5%，暗物质占27%，暗能量占68%。　　但人们需要解答的问题是，暗物和暗能量到底是什么。去近一个世纪中，许多♠️究者测量发现，恒星绕系中心旋转的速度大于测结果，猜测存在不可的物质增大了使得恒星🟤转的引力，科学家将其🤸‍♀️为暗物质。而暗能量是驱动宇宙加速膨胀的神物质。暗物质与普通物不同，看不见、摸不着听不到。过去数十年，-文学家和理论物理学家👩‍🎓尽办法，都无法直接探🔲到暗物质和暗能量的存🎪，对其性质更一无所知　　2012年，欧几里得计划被欧空局选中实，来自13个欧洲国家、美国、日本等国的2000多名科学家参与了这项计划，耗资约10亿欧元研制完成欧几里得探测。如今，这一以几何学父命名的探测器，搭载📿径为1.2米的欧几里得望远镜，以及一台可见波长相机和一台近红外机，将在宇宙航行一个，最终悬停在距地球150万公里外的拉格朗日点L2。欧几里德望远镜将与詹姆斯·韦伯望远镜享同一位置，共同凝望宙深处。　　欧几里得远镜的发射几经波澜。2022年，欧几里得望远镜建造完成，原计划搭俄罗斯火箭，从南美洲射，但受俄乌战争影响-欧洲和俄罗斯的航天部合作终止。2022年底，欧空局找到替代方案👨‍🦽与美国公司SpaceX合作，发射地点转移到📝国。依据欧空局官网公🕵️‍♂️的目标，欧几里得望远🧈将用于研究暗能量是否🧗‍♂️在，或探明宇宙明显急膨胀的原因是什么；如暗能量存在，它的特点什么，并根据观察到的🚯宙大规模结构，研究大炸后的宇宙状况。　　岩对《中国新闻周刊》绍说，欧几里得望远镜不是直接探测暗物质，格地说，对暗物质的探☝️需要探测到暗物质粒子暗物质有多种理论假说其中之一认为，暗物质重质量粒子。过去数十，科学家主要通过三种式探测暗物质：利用大🔔对撞机，测试能否撞出🅱️物质粒子；在地下十几里建立实验室，保证其🧎‍♀️粒子无法穿透，寻找暗🖲️质与其他物质相互作用痕迹；在地面或太空探😪暗物质“湮灭”或衰变产生的常见粒子。但迄为止，人们穷尽了上述有办法，都没有探测到👩‍✈️物质粒子的踪影。　　岩解释说，欧几里得望镜的工作原理是，假设物质存在，通过对宇宙海量天体的探测，将得的数据与相关模型进行🎒照和验证，来确定或排相应的暗物质模型。这🤦‍♂️际上是一种理论上的“除法”。“如果人们把物质的性质探测得足够确，其他理论都无法解这个数据，最后只能用物质来解释。”巩岩说　　欧空局的官方网站🤸绍，欧几里得望远镜主通过两种方式实现科学标。望远镜将测量15亿个背景星系，创建宇宙物质分布的三维视图，宙学家将借此推断宇宙史中的星系结构如何形，以及星系结构的生长度。这与暗物质和暗能的性质与数量相关。同🐲，欧几里得望远镜也将用重子声学振荡，测量宙的膨胀率及其变化。子声学振荡可以简单理📏为宇宙早期的声音波动它们在宇宙微波背景辐留下了痕迹，有助于了宇宙的演化和结构的形🛢️。两种方式的测量对象📄几乎相同的天体，结果以交叉检验，减小误差　　作为第四代巡天望镜，欧几里得和哈勃望镜有明显区别。“哈勃精测望远镜，能清晰拍某一小片天区内的天体⚰️只能探测太空中很小的域，相当于通过‘针孔📙观测。”巩岩说，想要究暗物质和暗能量，望镜要看到更广袤的宇宙欧几里得望远镜则是“针孔拿掉”，在更大的野中扫描整个宇宙的天。　　此外，欧几里得远镜也能“看得更远”🍦天体发出的光随着宇宙胀被拉伸，会出现“红现象”。红移越大，天离人类的距离越远。欧’里得同时搭载测量星系状的可见光相机，以及星系亮度和距离的近红光谱仪，能观测到宇宙成30亿年后的光。“它探测宇宙的广度和深度🤹‍♀️都是目前其他望远镜无比拟的，观测数据量之👨🏼‍🤝‍👨🏻在同类型望远镜中也前未有。”巩岩对《中国闻周刊》说。　　欧几得望远镜的另一个重要学目标是，通过对宇宙质分布结构的分析，测出中微子的质量。目前科学家认为，中微子由子中微子、缪子中微子📏陶子中微子三种不同类的中微子组合而成，现地面实验无法确认三者质量排序。粒子物理学标准模型中，中微子理🧧上质量为零，但地面实和观测中表明中微子是质量的。“对三种中微🏪质量之和的精确测量，于了解中微子的质量排，以及其质量获得的机有着重要作用。”巩岩析说，这对于中微子乃🥓基本物理的研究都会有👦大推动作用。　　无法独完成观测目标　　在球上，光在真空中沿直传播，但在更广阔的宇🧟‍♀️中，情况并非如此。根爱因斯坦广义相对论的测，一个遥远星系发出📑光，经过星系或者星系这类大质量天体，受引影响，会产生轻微弯曲类似于被置于放大镜下🥡其成像形态和亮度都会生改变，这被称为引力镜效应。科学家认为，景光源的扭曲不是随机，它与暗物质的引力场关，可以从中探测暗物🧔的密度分布。　　巩岩释说，理想状态下，发的星系等光源、光经过大质量物质、观测者三🧀一线时，引力透镜效应强。但在宇宙中，一般况下，光源只会发生微透镜效应，使观测难度加，这被称为弱引力透效应。正式开启探测后欧几里得望远镜将通过🎋引力透镜效应来绘制暗质分布图。“虽然单个-系的形状和亮度变化很，但这是一个统计概念⏬如果把几亿、十几亿的系的形状和亮度都测一，统计效应就出来了。🏔️巩岩说。　　因此，欧里得望远镜要观测足够阔的宇宙，巩岩介绍说“在设计上，欧几里得远镜在可见光观测上只了一个宽波段，有助于准确地测量星系形状。🕗但大型巡天望远镜普遍,-用测光红移技术，即用个波段的测光数据来估红移。欧几里得仅用一-可见光宽波段和几个近外波段，会降低测光红,,,的准确度，“红移测不，对弱引力透镜效应的量也没办法十分准确。巩岩说。　　这是欧几得望远镜未来探测面临最大挑战之一。巩岩介🐀，如果想圆满完成科学标，欧几里得望远镜需🤔其他望远镜的配合。欧,,,局官网也提到，这一望镜需要来自地面望远镜额外数据，以改进红移💬定技术和单个星系的点-散函数建模。但巩岩提🛰️，不同望远镜如何协同🆕测、协同数据处理，对几里得望远镜的测量来🐐将是非常大的挑战。比，要面对的挑战包括地望远镜观测容易受大气动等影响，每一次的观效果不同，仪器参数也相同等。　　近年来，洲、中国、美国等多个家和地区都在致力于暗质、暗能量的研究和探。美国国家航空航天局(NASA)正在研制南希·格雷斯·罗曼太空望镜，计划2027年发射。中国两米口径的巡天间望远镜(CSST)计划于2024年发射。这些望远镜和欧几里得有🕋似的研究方向，用于开⏳广域巡天观测，在宇宙🧯构形成和演化、暗物质🥅暗能量领域开展前沿研🧑🏿‍🤝‍🧑🏼。　　2013年，中国巡天空间望远镜计划立，中国科学院国家天文研究员詹虎参与了CSST的研制工作，他对媒体表示，CSST拟于2023年底前交付，计划在2024年发射。据报道，CSST太空飞行器的大小相当于一辆大客车🌰立起来有3层楼高。“巡天观测”是CSST的主要使命，它将会覆盖整天空面积的40%，积累获得近20亿星系的高质量数据。　　NASA研制的南希·格雷斯·罗太空望远镜的众多科学标中，也同样包含研究👩🏽‍🤝‍👨🏿宙尺度和暗能量，此外🌳它还将寻找宇宙超新星件等。但它与中国和欧🕟的天文望远镜又有所不👐。欧空局官方介绍，罗和欧几里得望远镜的使是“互补的”，欧几里的测量视野更广，而罗只是勘测较小的区域，会以更高分辨率和更大👨‍🦼长覆盖范围探测，两者重叠结果可用于互相检系统误差。　　这类巡望远镜最终能否揭开暗🏋️‍♀️质和暗能量的面纱？英兰卡斯特大学天体物理教授、欧几里得科学家莎贝尔·胡克在接受采时提到，欧几里得将在个月后发回它对宇宙的初印象”照片，但科学还要等待数年时间，才拿到海量的数据，宣布些新成果。　　《中国闻周刊》2023年第25期　　声明：刊用《中国新闻周刊》稿件务经面授权【编辑:孙静波】

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