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  欧几里得望远镜能解开暗物之谜å—?  《中国新闻周刊》🔇者:æ¨æ™ºæ°ã€€ã€€å‘于2023.7.10总第1099期《中国新闻周刊》æ‚志  北京时间7月1日晚23æ—¶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镜(以下简称欧几里得望远镜)æ­ä¹˜ç¾Žå›½SpaceXå…¬å¸çš„猎鹰9å·ç«ç®­ï¼Œä»Žç¾Žå›½ä½›ç½—里达州å‘å°„å‡ç©ºã€‚未æ¥6年,它将勘测超过三分之一的宇宙,为超过10亿个星系åšâ€œCT扫æâ€ï¼Œå¹¶ç»˜åˆ¶å‡ºä¸€å¼ å®‡å®™ä¸‰ç»´â€œåœ°å›¾â€ã€‚  欧空局官网介ç»ï¼Œä¾æ®æ¬§å‡ é‡Œå¾—🧑ðŸ¾â€ðŸ¤â€ðŸ§‘ðŸ¾è¿œé•œè§‚测的海é‡æ•°æ®ï¼Œå¯ä»¥å‰æ‰€有地确定过去100亿年中宇宙的膨胀和结构演化,并有助于æ­å¼€ðŸ›°ï¸å®™å­¦çš„两大奥秘:暗能é‡å’Œæš—物。  中国科学院国家天文å°ç ”员巩岩长期研究暗物质和暗能é‡型,是中国巡天空间望远镜(CSST)国家天文å°ç§‘学研究中心常务副主任。他对《中国新闻周刊介ç»è¯´ï¼Œæš—物质和暗能é‡ï¼Œæ˜¯ç›®物ç†å­¦å’Œå¤©æ–‡å­¦æœ€å‰æ²¿çš„研究领,也是笼罩在两个学科头顶上的两朵乌云â€ã€‚多个国家都在相关域攻关,如果将这两大谜团破解🤕,对人类æ¥è¯´æ˜¯éžå¸¸é‡å¤§çš„çªç ´  人类对95%的宇宙还一无所知  2009年,欧空局å‘射“普朗克â€æŽ¢æµ‹å«æ˜Ÿï¼Œè€—æ—¶3年,精准绘制出宇宙微波背景è¾å°„图,🧜â€â™€ï¸æ˜¯å®‡å®™å¤§çˆ†ç‚¸æ—¶çš„é—ç•™è¾å°„,被为宇宙中最å¤è€çš„光。2013年,第一幅å映宇宙诞生åˆæœŸçš„å…¨图公开åŽï¼Œç§‘学家确认,它几乎👩ðŸ¿â€ðŸ¤â€ðŸ‘¨ðŸ¾ç¾Žåœ°éªŒè¯äº†å®‡å®™æ ‡å‡†æ¨¡åž‹ã€‚å³åœ¨ðŸ•å®™ä¸­ï¼Œæ‰€æœ‰å¯è§çš„普通物质,包æ’星ã€è¡Œæ˜Ÿä»¥åŠæˆ‘们生活中的一,åªå å®‡å®™æ€»èƒ½é‡çš„5%,暗物质å 27%,暗能é‡å 68%。  但人们需è¦è§£ç­”的问题是,暗物ðŸå’Œæš—能é‡åˆ°åº•æ˜¯ä»€ä¹ˆã€‚过去近一世纪中,许多研究者测é‡å‘现,🚹星绕星系中心旋转的速度大于预结果,猜测存在ä¸å¯è§çš„物质增了使得æ’星旋转的引力,科学家🧙â€â™‚ï¸å…¶ç§°ä¸ºæš—物质。而暗能é‡æ˜¯æŒ‡é©±宇宙加速膨胀的神秘物质。暗物与普通物质ä¸åŒï¼Œçœ‹ä¸è§ã€æ‘¸ä¸ã€å¬ä¸åˆ°ã€‚过去数å年,天文学♓和ç†è®ºç‰©ç†å­¦å®¶æƒ³å°½åŠžæ³•ï¼Œéƒ½æ— âž—直接探测到暗物质和暗能é‡çš„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施,æ¥è‡ª13个欧洲国家ã€ç¾Žå›½ã€æ—¥æœ¬ç­‰å›½çš„2000多å科学家å‚与了这项计划,耗资约10亿欧元研制完æˆæ¬§å‡ é‡Œå¾—探测器。今,这一以几何学之父命å的探--器,æ­è½½å£å¾„为1.2米的欧几里得望远镜,以åŠä¸€å°å¯è§å…‰æ³¢é•¿机和一å°è¿‘红外相机,将在宇宙行一个月,最终悬åœåœ¨è·åœ°çƒ150万公里外的拉格朗日点L2。欧几里德望远镜将与詹姆斯·韦伯🪑远镜共享åŒä¸€ä½ç½®ï¼Œå…±åŒå‡æœ›å®‡ðŸ‹æ·±å¤„。  欧几里得望远镜的å‘几ç»æ³¢æ¾œã€‚2022年,欧几里得望远镜建造完æˆï¼ŒåŽŸè®¡åˆ’æ­è½½ä¿„-æ–¯ç«ç®­ï¼Œä»Žå—美洲å‘射,但å—ä¿„战争影å“,欧洲和俄罗斯的航天🦀门åˆä½œç»ˆæ­¢ã€‚2022年底,欧空局找到替代方案,与美国公å¸SpaceXåˆä½œï¼Œå‘射地点转移到美国。ä¾æ®æ¬§ç©ºå±€å®˜ç½‘公布的目标欧几里得望远镜将用于研究暗能是å¦å­˜åœ¨ï¼Œæˆ–探明宇宙明显急速🚟胀的原因是什么;如果暗能é‡å­˜,它的特点是什么,并根æ®è§‚察📛的宇宙大规模结构,研究大爆炸的宇宙状况。  巩岩对《中国闻周刊》介ç»è¯´ï¼Œæ¬§å‡ é‡Œå¾—望远并ä¸æ˜¯ç›´æŽ¥æŽ¢æµ‹æš—物质,严格地,对暗物质的探测需è¦æŽ¢æµ‹åˆ°æš—质粒å­ã€‚暗物质有多ç§ç†è®ºå‡è¯´其中之一认为,暗物质是é‡è´¨é‡ðŸŽ‰å­ã€‚过去数å年,科学家主è¦é€šðŸ”三ç§æ–¹å¼æŽ¢æµ‹æš—物质:利用大型撞机,测试能å¦æ’žå‡ºæš—物质粒å­在地下å几公里建立实验室,ä¿其他粒å­æ— æ³•ç©¿é€ï¼Œå¯»æ‰¾æš—物质🥌其他物质相互作用的痕迹;在地🆓或太空探测暗物质“湮ç­â€æˆ–衰🚾åŽäº§ç”Ÿçš„常è§ç²’å­ã€‚但迄今为止🖼ï¸äººä»¬ç©·å°½äº†ä¸Šè¿°æ‰€æœ‰åŠžæ³•ï¼Œéƒ½æ²¡ðŸ¥¯æŽ¢æµ‹åˆ°æš—物质粒å­çš„踪影。  岩解释说,欧几里得望远镜的工原ç†æ˜¯ï¼Œå‡è®¾æš—物质存在,通过🩱宇宙中海é‡å¤©ä½“的探测,将得到æ•°æ®ä¸Žç›¸å…³æ¨¡åž‹è¿›è¡Œå¯¹ç…§å’ŒéªŒè¯æ¥ç¡®å®šæˆ–排除相应的暗物质模型这实际上是一ç§ç†è®ºä¸Šçš„“排除â€ã€‚“如果人们把暗物质的性质测得足够精确,其他ç†è®ºéƒ½æ— æ³•释这个数æ®ï¼Œæœ€åŽåªèƒ½ç”¨æš—物质解释。â€å·©å²©è¯´ã€‚  欧空局的方网站介ç»ï¼Œæ¬§å‡ é‡Œå¾—望远镜主通过两ç§æ–¹å¼å®žçŽ°ç§‘学目标。望🚩镜将测é‡15亿个背景星系,创建宇宙暗物质分布的三维视图,宇ðŸ•å­¦å®¶å°†å€Ÿæ­¤æŽ¨æ–­å®‡å®™åŽ†å²ä¸­çš„星,结构如何形æˆï¼Œä»¥åŠæ˜Ÿç³»ç»“æž„çš„长速度。这与暗物质和暗能é‡çš„质与数é‡ç›¸å…³ã€‚åŒæ—¶ï¼Œæ¬§å‡ é‡Œå¾—远镜也将利用é‡å­å£°å­¦æŒ¯è¡ï¼Œæµ‹ðŸ¤£å®‡å®™çš„膨胀率åŠå…¶å˜åŒ–。é‡å­å£°振è¡å¯ä»¥ç®€å•ç†è§£ä¸ºå®‡å®™æ—©æœŸçš„🛠ï¸éŸ³æ³¢åŠ¨ï¼Œå®ƒä»¬åœ¨å®‡å®™å¾®æ³¢èƒŒæ™¯è¾ðŸ¥¬ç•™ä¸‹äº†ç—•è¿¹ï¼Œæœ‰åŠ©äºŽäº†è§£å®‡å®™çš„化和结构的形æˆã€‚两ç§æ–¹å¼çš„测对象是几乎相åŒçš„天体,结果å¯交å‰æ£€éªŒï¼Œå‡å°è¯¯å·®ã€‚  作为💂â€â™‚ï¸å››ä»£å·¡å¤©æœ›è¿œé•œï¼Œæ¬§å‡ é‡Œå¾—和哈望远镜有明显区别。“哈勃是精望远镜,能清晰æ‹æ‘„æŸä¸€å°ç‰‡å¤©ðŸ‘¨â€ðŸŒ¾å†…的天体,åªèƒ½æŽ¢æµ‹å¤ªç©ºä¸­å¾ˆå°区域,相当于通过‘针孔’观测â€å·©å²©è¯´ï¼Œæƒ³è¦ç ”究暗物质和暗🚯é‡ï¼Œæœ›è¿œé•œè¦çœ‹åˆ°æ›´å¹¿è¢¤çš„宇宙欧几里得望远镜则是“把针孔拿,,â€ï¼Œåœ¨æ›´å¤§çš„视野中扫æ整个宇👀的天体。  此外,欧几里得望镜也能“看得更远â€ã€‚天体å‘出👩â€â¤ï¸â€ðŸ‘©å…‰éšç€å®‡å®™è†¨èƒ€è¢«æ‹‰ä¼¸ï¼Œä¼šå‡ºçŽ°红移现象â€ã€‚红移越大,天体离类的è·ç¦»è¶Šè¿œã€‚欧几里得åŒæ—¶æ­测é‡æ˜Ÿç³»å½¢çŠ¶çš„å¯è§å…‰ç›¸æœºï¼Œä»¥测星系亮度和è·ç¦»çš„近红外光谱,能观测到宇宙形æˆ30亿年åŽçš„光。“它探测宇宙的广度和深度都是目å‰å…¶ä»–望远镜无法比拟的观测数æ®é‡ä¹‹å¤§åœ¨åŒç±»åž‹æœ›è¿œé•œ也å‰æ‰€æœªæœ‰ã€‚â€å·©å²©å¯¹ã€Šä¸­å›½æ–°周刊》说。  欧几里得望远镜-å¦ä¸€ä¸ªé‡è¦ç§‘学目标是,通过对🔼宙物质分布结构的分æžï¼Œæµ‹é‡å‡ºå¾®å­çš„è´¨é‡ã€‚ç›®å‰ï¼Œç§‘学家认为中微å­ç”±ç”µå­ä¸­å¾®å­ã€ç¼ªå­ä¸­å¾®,ã€é™¶å­ä¸­å¾®å­ä¸‰ç§ä¸åŒç±»åž‹çš„中å­ç»„åˆè€Œæˆï¼ŒçŽ°æœ‰åœ°é¢å®žéªŒæ— æ³•认三者的质é‡æŽ’åºã€‚ç²’å­ç‰©ç†å­¦ðŸ™†æ ‡å‡†æ¨¡åž‹ä¸­ï¼Œä¸­å¾®å­ç†è®ºä¸Šè´¨é‡零,但地é¢å®žéªŒå’Œè§‚测中表明中å­æ˜¯æœ‰è´¨é‡çš„。“对三ç§ä¸­å¾®å­-é‡ä¹‹å’Œçš„精确测é‡ï¼Œå¯¹äºŽäº†è§£ä¸­å­çš„è´¨é‡æŽ’åºï¼Œä»¥åŠå…¶è´¨é‡èŽ·å¾—机制有ç€é‡è¦ä½œç”¨ã€‚â€å·©å²©åˆ†æž,这对于中微å­ä¹ƒè‡³åŸºæœ¬ç‰©ç†çš„究都会有æžå¤§æŽ¨åŠ¨ä½œç”¨ã€‚  无å•ç‹¬å®Œæˆè§‚测目标  在地çƒä¸Š光在真空中沿直线传播,但在更阔的宇宙中,情况并éžå¦‚此。根爱因斯å¦å¹¿ä¹‰ç›¸å¯¹è®ºçš„预测,一é¥è¿œæ˜Ÿç³»å‘出的光,ç»è¿‡æ˜Ÿç³»æˆ–星系团这类大质é‡å¤©ä½“,å—引力🤭å“,会产生轻微弯曲。类似于被于放大镜下,其æˆåƒå½¢æ€å’Œäº®åº¦会å‘生改å˜ï¼Œè¿™è¢«ç§°ä¸ºå¼•åŠ›é€é•œðŸ‘«ðŸ»åº”。科学家认为,背景光æºçš„扭ä¸æ˜¯éšæœºçš„,它与暗物质的引力相关,å¯ä»¥ä»Žä¸­æŽ¢æµ‹æš—物质的密分布。  巩岩解释说,ç†æƒ³çŠ¶ðŸä¸‹ï¼Œå‘光的星系等光æºã€å…‰ç»è¿‡ðŸŸªå¤§è´¨é‡ç‰©è´¨ã€è§‚测者三点一线时引力é€é•œæ•ˆåº”最强。但在宇宙中一般情况下,光æºåªä¼šå‘生微弱镜效应,使观测难度增加,这被为弱引力é€é•œæ•ˆåº”。正å¼å¼€å¯æŽ¢åŽï¼Œæ¬§å‡ é‡Œå¾—望远镜将通过弱引🦅é€é•œæ•ˆåº”æ¥ç»˜åˆ¶æš—物质分布图。虽然å•ä¸ªæ˜Ÿç³»çš„形状和亮度å˜åŒ–å°ï¼Œä½†è¿™æ˜¯ä¸€ä¸ªç»Ÿè®¡æ¦‚念,如果ï¸âƒ£å‡ äº¿ã€å几亿的星系的形状和亮♀ï¸éƒ½æµ‹ä¸€é,统计效应就出æ¥äº†ã€‚巩岩说。  因此,欧几里得望--é•œè¦è§‚测足够广阔的宇宙,巩岩ç»è¯´ï¼Œâ€œåœ¨è®¾è®¡ä¸Šï¼Œæ¬§å‡ é‡Œå¾—望镜在å¯è§å…‰è§‚测上åªç”¨äº†ä¸€ä¸ªå®½段,有助于更准确地测é‡æ˜Ÿç³»å½¢。â€ä½†å¤§åž‹å·¡å¤©æœ›è¿œé•œæ™®é使用âŒå…‰çº¢ç§»æŠ€æœ¯ï¼Œå³ç”¨å¤šä¸ªæ³¢æ®µçš„测æ•°æ®æ¥ä¼°ç®—红移。欧几里得仅用个å¯è§å…‰å®½æ³¢æ®µå’Œå‡ ä¸ªè¿‘红外波,会é™ä½Žæµ‹å…‰çº¢ç§»çš„准确度,“🛺移测ä¸å‡†ï¼Œå¯¹å¼±å¼•åŠ›é€é•œæ•ˆåº”çš„é‡ä¹Ÿæ²¡åŠžæ³•å分准确。â€å·©å²©è¯´  这是欧几里得望远镜未æ¥æŽ¢ðŸ¤¸é¢ä¸´çš„最大挑战之一。巩岩介ç»ðŸš´â€â™‚ï¸å¦‚果想圆满完æˆç§‘学目标,欧几-得望远镜需è¦å…¶ä»–望远镜的é…åˆ欧空局官网也æ到,这一望远镜è¦æ¥è‡ªåœ°é¢æœ›è¿œé•œçš„é¢å¤–æ•°æ®ï¼Œ改进红移测定技术和å•ä¸ªæ˜Ÿç³»çš„扩散函数建模。但巩岩æ到,ä¸望远镜如何ååŒè§‚测ã€ååŒæ•°æ®ç†ï¼Œå¯¹æ¬§å‡ é‡Œå¾—望远镜的测é‡æ¥ðŸ•°ï¸å°†æ˜¯éžå¸¸å¤§çš„挑战。比如,è¦é¢ðŸ”ï¸çš„挑战包括地é¢æœ›è¿œé•œè§‚测容易大气扰动等影å“,æ¯ä¸€æ¬¡çš„观测æžœä¸åŒï¼Œä»ªå™¨å‚数也ä¸ç›¸åŒç­‰ã€‚ 近年æ¥ï¼Œæ¬§æ´²ã€ä¸­å›½ã€ç¾Žå›½ç­‰个国家和地区都在致力于暗物质暗能é‡çš„研究和探测。美国国家空航天局(NASA)正在研制å—希·格雷斯·罗曼太空望远镜,划2027å¹´å‘射。中国两米å£å¾„的巡天空间望远镜(CSST)计划于2024å¹´å‘射。这些望远镜和欧几里得有相似的研究方å‘,于开展广域巡天观测,在宇宙结👷形æˆå’Œæ¼”化ã€æš—物质和暗能é‡é¢†开展å‰æ²¿ç ”究。  2013年,中国巡天空间望远镜计划立项,国科学院国家天文å°ç ”究员詹虎🧜与了CSST的研制工作,他对媒体表示,CSST拟于2023年底å‰äº¤ä»˜ï¼Œè®¡åˆ’在2024å¹´å‘射。æ®æŠ¥é“,CSST太空飞行器的大å°ç›¸å½“于一辆大客车,立起æ¥3层楼高。“巡天观测â€æ˜¯CSST的主è¦ä½¿å‘½ï¼Œå®ƒå°†ä¼šè¦†ç›–整个天空é¢ç§¯çš„40%,积累获得近20亿星系的高质é‡æ•°æ®ã€‚  NASA研制的å—希·格雷斯·罗曼太空望远镜的众多科学目标中,也åŒðŸ›Žï¸åŒ…å«ç ”究宇宙尺度和暗能é‡ï¼Œæ­¤,它还将寻找宇宙超新星事件等但它与中国和欧洲的天文望远镜有所ä¸åŒã€‚欧空局官方介ç»ï¼Œç½—和欧几里得望远镜的使命是“互çš„â€ï¼Œæ¬§å‡ é‡Œå¾—的测é‡è§†é‡Žæ›´å¹¿而罗曼åªæ˜¯å‹˜æµ‹è¾ƒå°çš„区域,但以更高分辨率和更大波长覆盖范👩â€âš–ï¸æŽ¢æµ‹ï¼Œä¸¤è€…çš„é‡å ç»“æžœå¯ç”¨äºŽäº’检查系统误差。  这类巡天望👺镜最终能å¦æ­å¼€æš—物质和暗能é‡é¢çº±ï¼Ÿè‹±å›½å…°å¡æ–¯ç‰¹å¤§å­¦å¤©ä½“物ðŸ—学教授ã€æ¬§å‡ é‡Œå¾—科学家伊莎è´ðŸ˜ºÂ·èƒ¡å…‹åœ¨æŽ¥å—采访时æ到,欧几ðŸ§å¾—将在几个月åŽå‘回它对宇宙的🎀åˆå°è±¡â€ç…§ç‰‡ï¼Œä½†ç§‘学家还è¦ç­‰数年时间,æ‰èƒ½æ‹¿åˆ°æµ·é‡çš„æ•°æ®宣布一些新æˆæžœã€‚  《中国新周刊》2023年第25期  声明:刊用《中国新闻周刊》稿件ç»ä¹¦é¢æŽˆæƒã€ç¼–辑:å­™é™æ³¢ã€‘
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评论
  • 刘欣怡 2024-06-22
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  • æŽè‚²æº 2024-06-22
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  • å´æ‰¿å…¨ 2024-06-22
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  • æŽå¿—伯 2024-06-22
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  • æŽæ…ˆæ³‰ 2024-06-22
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