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进入“黑暗宇宙” 欧几里得会发现什么?|世界微头条

2023-07-05 07:12:42来源：南方都市报

欧几里得太空望远镜　　尺寸　　高4.7米、宽3.5米，口径1.2米　　　　配备　　可见光成像仪(VIS) 　　近红外光谱仪和光度计(NISP)　　　　任务　　创建迄今最大、最精确的宇宙3D地图

欧洲航天局提供的照片显示，工作人员6月29日为欧几里得太空望远镜升空做准备。

欧洲航天局(ESA)主导研发的太空望远镜7月1日从美国佛罗里达州发射升空，开启其探索宇宙暗物质和暗能量的任务。该望远镜以古希腊数学家欧几里得的名字命名。科学家希望揭示暗物质和暗能量的本质，以帮助人类了解我们生活的宇宙。

(相关资料图)

还需要飞行1个月时间

运行过程与韦伯望远镜相似　　

美国东部时间7月1日11时12分(北京时间1日23时12分)，欧几里得搭乘美国太空探索技术公司(Sapce　X)“猎鹰9”火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地升空。随后，欧几里得与火箭成功分离。欧洲航天局确认，已通过位于澳大利亚的地面站接收到来自欧几里得的信号。

据法新社报道，耗资14亿欧元(约合110.8亿元人民币)打造的欧几里得将飞往日地之间的拉格朗日L2点，距离地球160万公里，预计还需要飞行1个月时间。到达预定轨道之后，研究人员还需要花2个月时间测试和校准仪器。这一过程和美国国家航空航天局(NASA)于2021年发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜相似。

虽然欧几里得探测任务主要是欧洲航天局的项目，但美国航天局也为该任务提供了大量的科研和工程投入。　　

通过近红外光波长观测

将创建最大的宇宙3D地图　　

欧洲航天局表示，欧几里得任务旨在探索宇宙两大神秘组成部分——暗物质和暗能量，以帮助了解宇宙的构成。这座望远镜高4.7米、宽3.5米，配备两台科学仪器。望远镜的口径为1.2米，它主要通过近红外光波长观测宇宙。

欧几里得将观测100亿光年范围内的十几亿个星系，而NASA预计在2027年发射的南希·格蕾丝·罗曼太空望远镜将在红外波长下观测宇宙，它们将共同创建迄今最大、最精确的宇宙3D地图。

这一详细地图包含星系形状、位置和运动状况等信息，将揭示宇宙物质分布以及宇宙演变过程，以帮助天文学家推断宇宙暗能量和暗物质的属性，增加人类对重力作用以及宇宙本质的了解。

欧洲航天局科学主任卡萝尔·芒德尔说，揭示暗物质和暗能量的本质以及它们在宇宙构造中扮演的角色能够帮助人类了解我们生活的宇宙。

追问

望远镜为什么以“几何之父”命名?

欧几里德太空望远镜是以“几何之父”、古希腊著名数学家欧几里德的名字命名的，旨在研究所谓的“黑暗宇宙”。这就是科学家们如何看待宇宙中更神秘的成分，即暗物质和暗能量。为了做到这一点，这个尖端任务将会运用一些由数学家欧几里得创立的几何学原理。

欧几里得生于公元前4世纪，他所创作的《几何原本》被广泛认为是历史上最成功的教科书。直到今天，《几何原本》仍然是世界多数国家的学校必修课，从小学到中学，再到现代高等教育学科，都有他所创作的定律、理论和公式应用。

而欧几里得太空望远镜要做的大部分任务依赖于几何学，以及引力透镜和宇宙膨胀如何改变几何学。天文学家能够在太空中寻找与欧几里得几何的偏差，例如在引力透镜中，以寻找黑暗宇宙的证据。

除了几何学研究，欧几里德还涉猎透视几何、代数和“球面天文学”。“球面天文学”涉及一种在天球上寻找物体的几何形式，而天球是研究天体的位置和运动而引进的一个假想圆球。

欧航局表示，欧几里得的贡献将继续发挥:2000多年后，他的遗产将进入我们探索宇宙中一些最令人困惑的秘密而作解密尝试的最后领域。

相比哈勃、韦伯欧几里德望远镜有何不同?

欧几里德太空望远镜的口径为1.2米，是哈勃太空望远镜的一半大小。欧几里德可以在可见光和近红外光下观察宇宙。哈勃和韦伯太空望远镜被设计成具有窄视场以进行近距离、高分辨率的工作，而欧几里德采取的是广角方法，观测一次可以囊括数千个遥远的星系。

它的视野为0.57平方度，刚好小于满月直径的两倍。对于望远镜来说，这是一个在一次拍摄中看到的广阔天空，它将允许欧几里得配备的两台科学仪器——可见光成像仪(VIS)和近红外光谱仪和光度计(NISP)——在短短6年内探测15亿个遥远的星系，以了解更多关于暗物质和暗能量的信息。这两种神秘成分占宇宙的95%，但天文学家不知道它们是什么，只知道这些黑暗元素的存在是因为看不见的暗物质的引力效应和暗能量加速宇宙膨胀的方式。

聚焦

暗物质和暗能量到底是什么?

欧几里得将为科学家带来何种惊喜?

研究人员承认，暗物质和暗能量都无法直接探测到，而且他们对暗物质和暗能量几乎一无所知。

英国兰开斯特大学的天文学家伊索贝尔·胡克教授说，知识上的巨大差距意味着我们无法真正解释人类的起源。他认为，欧几里得太空望远镜的见解将是我们走上理解之路的最佳选择。

“这就像在人们知道陆地在不同方向的位置之前就出发了。我们将绘制宇宙地图，试图了解我们适合它的位置以及我们是如何到达这里的——从‘大爆炸’到我们看到周围的美丽星系、太阳系和生命，整个宇宙是如何形成的，”她告诉英国广播公司。

暗物质和暗能量是不同的概念

据计算，宇宙已有138亿年的历史。暗能量与暗物质是不同的概念。此前的实验表明，暗能量约占宇宙总能量的70%，它是加速宇宙膨胀的神秘成分；暗物质约占宇宙总能量的25%，到目前为止还没有直接看到并且无法描述；所有可见物质，包括恒星、气体、尘埃、行星、人类等仅占宇宙总能量的的5%。为了解开那神秘的95%的本质，欧几里得将进行为期6年的探索。

神秘的“力量”似乎正在加速宇宙的膨胀。2011年，来自美国的3位科学家获得了诺贝尔物理学奖。他们通过对Ia型超新星的观测于1998年发现宇宙的膨胀是加速的，从而揭示了暗能量的存在。

欧几里得的一项关键任务将是绘制暗物质的分布图，暗物质无法直接探测到，但天文学家知道暗物质的存在，因为它对我们可以看到的物质有引力影响。例如，如果没有一些额外的“脚手架”的存在，星系就无法保持其形状。这被认为是暗物质的力量在发挥作用。

新发现或引理论家和实验家关注

尽管这种物质无法直接看到，但望远镜可以通过寻找其质量扭曲来自遥远星系的光线的微妙方式来绘制其分布。众所周知，哈勃太空望远镜率先对太空中的一小块区域(只有2平方度)进行了这项研究。欧几里得将在15000平方度的太空中完成这一任务。

“然后我们可以提出一些有趣的问题，”萨里大学的鲍勃·尼科尔教授说，“宇宙中所有点的加速度都相同吗?今天，我们对我们测量的所有东西进行平均。但如果那里的加速度与这里不同怎么办?这将是发现科学。”

科学家表示，欧几里得太空望远镜无法明确回答“什么是暗物质和暗能量的本质”，但它可以做的是缩小充斥当前思维的模型和想法的范围，可能将引起理论家和实验家的关注。

例如，它可能会引入一些关于如何检测目前被认为代表大部分暗物质的粒子的新思维。迄今为止所有的搜索都一无所获。

至于暗能量，欧几里得望远镜可能会告诉科学家，这种未知的力量远非空间真空的某些固有属性(科学家目前的最佳猜测)，而是在修改后的引力理论中有更好的解释。这也将是发现科学。

欧航局科学与探索高级顾问马克·麦考林教授表示:“一种可能性是，暗能量实际上是第五种力量，是宇宙中的一种新力量，仅在巨大的尺度上运作，因此它不会影响地球上的生命。”。

“但是，它可能极大地影响我们宇宙的命运——它会膨胀多远?它会永远继续加速，变得越来越大吗?或者也许它会再次崩溃。”

编译/采写:南都记者　史明磊

综合新华社　中新网　科普中国