《哈勃焦点：黑暗宇宙》：美国宇航局的新哈勃电子书聚焦宇宙中最保守的黑暗秘密

黄俊琼

这本电子书是名为“哈勃焦点”系列的一部分，该系列介绍了哈勃最近的一些宇宙发现。它的封面，如图所示，以阿贝尔S1063星系团为特征。一种被称为团内光的柔和的蓝色薄雾，在无数星系中投射出超凡脱俗的光芒。产生这种辉光的恒星被抛离了它们的家乡星系。这些恒星现在过着孤独的生活，不再是星系的一部分，而是与整个星团的引力对齐。天文学家使用哈勃望远镜发现，追踪星团内的光线可以很好地指示不可见的暗物质在星团中的分布情况。美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心

据美国宇航局（Ashley Balzer）：美国国家航空航天局的哈勃太空望远镜团队发布了一本新的哈勃焦点系列可下载电子书，名为《哈勃焦点：黑暗宇宙》。这本电子书重点介绍了该任务最近发现的宇宙中两个神秘成分，即暗能量和暗物质，暗物质是一种无法解释的宇宙压力，正在加速宇宙膨胀。

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哈勃望远镜的运行项目科学家肯·卡彭特说：“这本新的电子书很好地总结了哈勃望远镜与地面和太空中的其他天文台合作，为提高我们对当今天体物理学中两个最大谜团的理解所做的所有工作：暗物质和暗能量的真实性质和起源。”。“还有很多事情要做，但这本书将让你坐在前排，了解这一探索中发生的事情！”



这张哈勃图像展示了一个由五个星系组成的异常紧密的集合，称为希克森致密星系团40。尽管在巨大星系团的中心可以找到这样舒适的星系团，但这些星系在宇宙中的一小块区域中是孤立的。一种可能的解释是，有很多暗物质将这些星系连接在一起。哈勃望远镜的灵敏度、分辨率和波长范围有助于天文学家探测宇宙的基本性质，包括其最神秘的成分。图像：美国国家航空航天局、欧空局、STScI；图像处理：Alyssa Pagan（STScI）

宇宙捉鬼

散布在宇宙中的数万亿颗恒星、行星、星系和其他可见物体不到真正存在的5%。可见物质就像冰山一角，或者拿铁咖啡上的泡沫。宇宙的其余部分，暗物质和暗能量，都陷入了神秘之中。

暗物质是宇宙机器中的一个幻影。尽管暗物质占宇宙体积的绝大多数，但即使是最好的“捉鬼者”也会避开它，因为它是看不见的，只有通过对正常物质的影响才能检测到。它的引力是宇宙的肌肉，将单个星系和星系团连接在一起。尽管科学家们早就看到了暗物质存在的证据，但暗物质的真实性质仍然是现代物理学中最大的谜团之一。

哈勃的宇宙探测工作通过探索正常和暗物质在整个太空中的结构和分布方式提供了线索。该任务的一些观测甚至测试了关于可能构成暗物质的粒子类型的理论。但哈勃望远镜的观测结果并不总是与预测相符，这暗示着我们的理论模型仍有几个缺失部分。

压力下

1998年，哈勃望远镜对更远星系中超新星的观测帮助表明，宇宙在过去的膨胀速度实际上比今天慢，这一令人惊讶的冲击波席卷了科学界。这意味着宇宙的膨胀并没有像许多人认为的那样，由于引力的吸引力而减缓——它正在加速。

今天，我们仍然不知道这种神秘加速的确切原因，但理论宇宙学家创造了“暗能量”一词来描述它。暗能量如此微弱，以至于在人类、行星甚至银河系的范围内，重力都会压倒它，这就是为什么它在这么长时间内都没有被观测到的原因。



艺术家对宇宙之网的印象。引力建立了一个巨大的蛛网状结构，由细丝将星系和星系团沿着数亿光年长的无形桥梁连接在一起。哈勃研究宇宙网，帮助我们更好地了解将我们的宇宙塑造成这种结构的无形力量。图像：Volker-Sprigel（马克斯·普朗克天体物理研究所）等。

当你阅读时，暗能量会出现在你的房间里，甚至在你的身体里，但在较小的范围内，重力会更强，这就是为什么你不会飞出座位的原因。只有在星系间的尺度上，暗能量才会变得引人注目——而且由于它无处不在，它甚至压倒了暗物质！哈勃望远镜帮助收集了非常精确的宇宙膨胀率测量数据，但它的发现突显了一个令人困扰的差异。宇宙现在的膨胀速度比大爆炸后不久看到的轨道预期的要快，还没有人知道为什么。

围绕暗能量和暗物质的困惑表明，尽管我们对宇宙了解了很多，但我们对宇宙的基础仍然知之甚少。研究这些奥秘为发现令人兴奋的新物理学打开了大门。

哈勃的高级项目科学家詹妮弗·怀斯曼说：“哈勃令人难以置信的科学力量继续推动着现代天文学的发展。”。“哈勃最初设计时并不考虑暗物质和暗能量，但通过探测这些看不见的宇宙现象的影响，哈勃太空望远镜再次改变了我们对宇宙的理解。”

科学家们将通过欧洲航天局欧几里得任务的补充观测，扩展哈勃对暗物质和暗能量的见解，该任务得到了美国国家航空航天局的贡献；美国国家航空航天局即将推出的Nancy Grace Roman太空望远镜，以及其他各种太空和地面望远镜。我们在星空中还有很多东西要学。

作为该系列的第五版，这本电子书建立在以前的版本中共享的丰富信息的基础上，这些版本侧重于太阳系、星系、恒星和系外行星。即将出版的版本将聚焦于其他宇宙主题，例如黑洞——引力如此强大的天文物体，甚至光都无法逃脱它们的控制。

新的电子书与大多数电子设备兼容，可以从以下网站免费下载多种格式：https://science.nasa.gov/mission/hubble/multimedia/e-books.