欧几里得宇宙飞船将改变我们对“黑暗宇宙”的看法 |
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2023年5月1日,欧洲航天局(ESA)的欧几里得卫星从意大利乘船抵达佛罗里达州,完成了其漫长太空之旅的第一部分。 这篇文章最初发表在《对话》上。该出版物将这篇文章贡献给了太空网的专家之声:Op-Ed&Insights。 2023年5月1日,欧洲航天局(ESA)的欧几里得卫星从意大利乘船抵达佛罗里达州,完成了其漫长太空之旅的第一部分。它计划于7月初乘坐太空探索技术公司制造的猎鹰9号火箭从卡纳维拉尔角升空。 欧几里得旨在让我们更好地了解宇宙中的“神秘”成分,即暗物质和暗能量。 与我们在地球上经历的正常物质不同,暗物质既不反射也不发光。它将星系结合在一起,被认为占宇宙中所有质量的80%左右。我们已经知道它一个世纪了,但它的真实性质仍然是个谜。 暗能量同样令人费解。天文学家已经表明,在过去的50亿年里,宇宙的膨胀速度比预期的要快。许多人认为这种加速是由一种看不见的力驱动的,这种力被称为暗能量。这大约占宇宙能量的70%。 欧几里得将绘制这个“黑暗宇宙”的地图,使用一套科学仪器来揭示暗能量和暗物质的不同方面。 黑暗中的光明发射后,欧几里得将进行为期一个月的太空之旅,前往被称为第二地球-太阳拉格朗日点的太空区域,该区域距离我们的距离是月球的五倍。这是太阳和地球引力平衡的地方,为欧几里得观测宇宙提供了一个稳定的有利位置。欧几里得将加入詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST),成为这座令人惊叹的太空天文台的完美伴侣。 我对欧几里得的参与始于2007年,当时我应欧空局的邀请,参加了一个独立的概念咨询小组,以评估两个相互竞争的任务提案,即SPACE和DUNE。 两人都使用了不同的技术,因此也使用不同的仪器来研究黑暗宇宙,欧空局正在努力在两者之间做出决定。两者都是令人信服的概念,我们的团队认为两者都有优点,尤其是在它们之间提供了重要的交叉检查。因此,欧几里得诞生于这两个概念中最好的一个。 欧几里得是为了研究整个宇宙而设计的,因此需要视野开阔的仪器。成像仪器的视场越宽,就可以观察到更多的宇宙。为了做到这一点,欧几里得使用了与JWST相比相对较小的望远镜。在尺寸上,与飞机大小的JWST相比,欧几里得大约有卡车大小。但欧几里得也携带了一些部署在太空中的最大数码相机,其视场是JWST的数百倍。 形状和颜色欧几里得VIS(或可见光)仪器主要在英国制造,旨在测量尽可能多的星系的位置和形状,以寻找这些数据中的微妙相关性,这些相关性是由光通过介入的暗物质传播给我们时的引力透镜引起的。这种引力透镜效应很弱,对大多数星系来说只有十万分之一,因此需要许多星系才能高清晰度地看到这种效应。因此,VIS将在三分之一的夜空中产生哈勃望远镜般的图像质量。 然而,VIS不能测量物体的颜色。这是通过红移效应来测量它们的距离所必需的,即来自这些物体的光以与它们与我们的距离相关的方式转移到更长或更红的波长。其中一些数据需要来自现有和计划中的地面天文台,但欧几里得还携带NISP(近红外光谱仪和光度计)仪器,该仪器专门用于测量欧几里得将看到的最遥远星系的红外颜色和光谱,从而测量红移。 为了测量暗能量,NISP将利用一种名为重子声学振荡(BAO)的相对较新技术,该技术可以准确测量宇宙在过去100亿年中的膨胀历史。这段历史对于测试暗能量的可能模型至关重要,包括对爱因斯坦广义相对论的修改建议。 欧几里得将收集有关天空中星系的形状和其他特性的信息。宝藏这样的实验需要一大批科学家,并不是每个人都只研究暗物质和暗能量。像JWST一样,欧几里得将是天文学许多领域新发现的宝库。欧几里得联盟需要数百人来帮助开发所需的复杂软件,将太空数据与地面数据合并,并高精度地提取数十亿星系的形状和颜色。 该软件还通过一些有史以来最大的宇宙模拟进行了检查和验证。到达L2后,欧几里得将接受几个月的测试、验证和校准,以确保仪器和望远镜按预期工作。在最近JWST发布后,我们都熟悉这种紧张的等待。 一旦准备好,欧几里得将开始对15000平方度的天空进行为期五年的调查,来自世界各地的约2000名科学家将在调查过程中收集结果。然而,只有当我们把所有这些数据放在一起并仔细分析后,欧几里得的真正力量才会实现。这可能还需要五年的时间,在我们得到最终的黑暗答案之前,我们将进入下一个十年。因此,太空探索技术公司的发射只感觉像是欧几里得故事的中点。 今年夏天我将前往佛罗里达州观看欧几里得的推出。我的数百名同事将与我一起致力于建造这台令人惊叹的望远镜和实验。看到这个项目以这种方式结合在一起,我很自豪地称自己为“欧几里得人”。 这篇文章是根据知识共享许可从The Conversation重新发布的。阅读原文。 在脸书和推特上关注所有专家之声的问题和辩论,并成为讨论的一部分。所表达的观点是作者的观点,并不一定反映出版商的观点。 |