美东时间2023年7月1日上午11:11(北京时间23:11),在美国佛罗里达州卡纳维拉尔角发射中心,将使用 SpaceX 猎鹰 9 号重型火箭,为欧洲航天局进行一次重要发射。
这次发射的“乘客”就是欧洲航天局的欧几里德(Euclid)太空望远镜。
欧洲航天局的欧几里德(Euclid)望远镜
• 重要发射
为什么说这次欧洲航天局的欧几里德(Euclid)望远镜发射是一次重要的发射?是因为这个望远镜是为了搞清我们宇宙的起源,以及为什么又快速膨胀,暗物质和暗能量又是什么?这将解开无数我们对物质认识的不解之谜。
这枚望远镜发射后,将和韦伯望远镜一样,被布置在距地球150万公里远的地日拉格朗日L2点上。在2027年,将与 NASA 的 南茜·格雷斯·罗曼(Roman)太空望远镜共同配合来完成这次任务。
南茜·格雷斯·罗曼(Roman)太空望远镜
• 罗曼太空望远镜
罗曼太空望远镜是美国宇航局的2010年开始研制的一座太空天文台,预计在2027年5月发射。旨在解决暗能量、系外行星和红外天体物理学领域的基本问题。该望远镜的主镜直径为 2.4 米(7.9 英尺),与哈勃太空望远镜的主镜尺寸相同。可罗曼太空望远镜广域仪器的视场是哈勃红外仪器的 100 倍。
Roman 的视野比哈勃红外仪器大 100 倍,可以用更少的观测时间捕获更多的天空。
为了了解更多有关暗能量的信息,罗曼太空望远镜将使用其强大的 2.4 米镜子和广域仪器来完成两件事:绘制物质在整个宇宙中的结构和分布情况,并测量宇宙如何随着时间的推移而膨胀。
广域仪器将在任务生命周期内测量来自十亿个星系的光。它将对银河系内部进行微透镜观测,以寻找约 2,600 颗系外行星。日冕仪仪器技术演示将对附近的单个系外行星进行高对比度成像和光谱分析。
欧空局的欧几里德望远镜和罗曼望远镜
欧几里得望远镜与罗曼望远镜都将被布置在距地球150万公里远的地日拉格朗日L2点上。
日地拉格朗日L2点是1772年数学家拉格朗日推导证明出:卫星受太阳、地球两大天体引力作用,能保持相对静止编号为L2的那个点。
其实该点共有5个,L2是其中之一,L2点位于日地连线上、地球外侧约150万公里处,这个点,由于地球能够遮住大部分日光,所以能达到极低的温度,减少红外线望远镜受到阳光的干扰。
地日拉格朗日L2点
• 欧几里得望远镜与罗曼望远镜的主要区别:
一是探索空间的区域不同。罗曼望远镜探测空间的范围是在大约 2,000 平方度,或天空的二十分之一。欧几里得望远镜由于口径大,可以观测到15,000平方度,这相当于太空的三分之一。
二是对宇宙形成的测试时间不同。罗曼望远镜能探测回溯到20亿年前的宇宙状态,而欧几里得望远镜,能回溯到宇宙大约 30 亿岁的时候。
欧几里得望远镜与罗曼望远镜的区别
• 平方度(英语:square degree)是一个量度立体角的非国际单位制单位。这个单位是从对平面角的度量推广得到的。对应于切分圆为360份所得到的单位度,将一个球面切分为129600/π份,每一份即为一平方度。这个数值大约为41252.96。从地球上看,满月月球的视面积大约为0.196平方度。
罗曼太空望远镜项目主要以 NASA 为主,欧几里得望远镜主要以欧洲航天局(ESA)为主,日本、加拿大等国参与。
那么言归正传,这么些国家费了这么多人力物力,研发这两个望远镜,目的是为了什么呢?是为了探索未知世界——暗物质与暗能量,以及暗物质、暗能量对宇宙的影响。
• 暗物质、暗能量
那么什么叫暗物质、暗能量呢?
按照常人理解,我们平常见得到的宏观、微观物质,能够受电磁场影响,能反射或吸收光线,或者能用一汽、实验能证明存在的物质,称之为物质,这些物质符合爱因斯坦相对论以及牛顿传统力学的理论。具体物质,可以看我以前的一篇科普文章:
《》
次原子粒子的构成示意图
在宇宙学中,暗物质是指不与电磁力产生作用的物质,也就是不会吸收、反射或发出光。人们目前只能透过重力产生的效应得知,而且已经发现宇宙中有大量暗物质的存在。
随着科学的进步以及科学仪器的不断进步,科学家发现,我们理解的“物质”名词,如原子、树木、恒星、星系等等,这些只占物质总量的4%。
经对太空探测结果显示,宇宙年龄约为137亿年,宇宙是由23%的暗物质,73%的暗能量构成。只是宇宙空间太浩大了,但在这巨大的空间里暗物质与暗能量聚少成多。
物质、暗物质、暗能量在宇宙物质总量中占的比例
• 欧几里得望远镜与罗曼望远镜将揭开百年谜团j
目前暗物质已经被科学家通过实验证明了其存在的证据,但由于需要探测更大的空间,就要有能够探测这个巨大空间的设备,于是罗曼太空望远镜以及欧几里得太空望远镜项目就诞生了,相信在2027年以后,这两个望远镜调试完毕,将为人类解开更多宇宙之谜。
CL0024 1星系团引力透镜效效应
从引力透镜产生的效应,星系团CL0024 17内部被发现存在有一个暗物质圈,在这张哈勃太空望远镜像片里以蓝色显示出来。这个暗物质圈,让光发生了透镜折射。
被暗物质包围绕着的地球想像图
暗能量的存在使半径较大星系的自转加快
一般星系的自转曲线:预测值(A)和观测值(B)。暗物质的存在可以解释为何在半径较大时速度几乎不变。
宇宙自诞生以来一直在膨胀——这一事实由比利时天文学家乔治·勒梅特 (Georges Lemaître) 于 1927 年和埃德温·哈勃 (Edwin Hubble) 于 1929 年发现。但科学家预计宇宙物质的引力会逐渐减缓这种膨胀。20 世纪 90 年代,通过观察一种特殊的超新星,科学家们发现,大约 60 亿年前,暗能量开始增强对宇宙的影响,但没有人知道如何或为何。它正在加速的事实意味着我们的宇宙图景缺少一些基本的东西。罗曼和欧几里得将彻底解开百年谜底。
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