欧空局“欧几里得”望远镜，今年发射，或将能看见神秘的暗物质！

康乃馨老太

你怎么能看到看不见的东西呢？嗯，和“欧几里得”在一起！这个是未来欧空局欧几里得望远镜将绘制宇宙的结构图，并让我们看到和知道更多关于看不见的暗物质和暗能量知识。如果我们从未见过暗物质，甚至从未测量过它，为什么我们要假设暗物质存在呢？我们正以每秒220公里的速度围绕银河系中心运行，但这是一个奇怪的速度，只是我们没有注意到。


尽管如此，一些奇怪的事情正在发生：根据银河系的恒星数量，银河系边缘的恒星速度应该要慢得多，但它们的运动速度和太阳一样快。然而，这些恒星并没有被抛出出银河系，这是因为有什么东西把它们“拉”在一起。基本上，只有一种解释：有种看不见的物质，但它施加了额外的引力，一切都表明“暗物质”这种未知看不见的物质是存在的，只是我们依旧不知道它是什么。我们所知道的是，暗物质不吸收光线，也不与之相互作用。


因此，从表面上看，暗物质是看不见的，如果这还不够奇怪的话：从1998年开始，我们就知道宇宙在加速膨胀。要解释这一点，宇宙需要一个更神秘的成分：“暗能量”，这个术语简单地涵盖了天文学家和物理学家目前正在研究的所有概念。因为我们有一些知识空白，这些空白不能用现有的观测来填补。因此，唯一出路就是采取更好的测量方法，这就是欧几里得望远镜的用武之地，这也是欧洲航天局计划于2022年发射的卫星。
为什么需要欧几里得望远镜？
在距离地球150万公里的地方，欧几里得将绘制三分之一的天空地图。所以我们可以回答这样的问题：宇宙中的结构，是如何在引力的影响下形成？宇宙中所有的物质是如何分布的？随着时间的推移，这种情况是如何改变的？最后一个问题的答案，将使天文学家们能够直接测试暗能量模型的，同时还将研究暗物质是如何扭曲空间的。宇宙就像一个装满硬币的水缸。但这是如何运作的呢？


质量扭曲了周围的空间和时间，即使看不见的暗物质，也可以测量这种影响。科学家们用了一个很有启发性的比喻来解释这一点，把它比作一个装有硬币的水箱，如果你轻敲那个容器，水会激起涟漪，使硬币变形。拍几张硬币的照片，你会发现每次硬币看起来都不一样。假设你有很多硬币，而且你知道它们本来是圆的，那么你就可以计算出那个水箱里有多少水，暗物质的情况和这完全一样。


暗物质会导致背景中的星系轻微变形，天文学家可以用欧几里得来测量这种变形，方法是对尽可能多的星系形状进行平均。样本数量当然是越多越好，某处暗物质越多，底层星系就越扭曲。这样就可以确定暗物质在宇宙中的分布，但首先，需要大量清晰的图片，测量的星系越多，结果就越可靠。所以科学家谈论的是大数据，不仅是因为数据量，还因为它的复杂性。
有史以来最大的天文学合作
哈勃望远镜在过去25年中收集的图片数量，就是欧几里得望远镜将在几天内将收集的图片数量。不仅数据量大，参与欧几里得望远镜项目研究的天文学家数量也很多，这是世界上最大的天文团队，约有1500名科学家、工程师和技术人员。然而，受益于欧几里得的天文学家人数将会多得多：这些数据最终将被公开发布，并可用于各种目的，如发现最远的类星体和识别附近星系中的大质量恒星等等。


一开始，这些数据将只对欧几里德参与者开放，之后欧空局将发布所谓的数据公开。为了让人们对第一批结果有个概念，欧空局还会有一些快速发布，而这些都将是非凡的。
博科园｜研究/来自：ESA/莱顿大学
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