暗物质和暗能量是这台尖端太空望远镜关注的焦点。
暗物质和暗能量共同构成了已知宇宙的95%,但科学家们还不知道它们是什么。欧几里得(Euclid)望远镜将于本周六从佛罗里达州发射到太空,可能有助于破译它们。
下面,我们将为你介绍这台世界上最新的太空望远镜的方方面面。
欧几里得(Euclid)是什么?
欧几里得(Euclid)是一架太空望远镜,它将以红外波长观察宇宙。它的主要目标是绘制黑暗宇宙的几何图形,因此得名于这位希腊天文学家,他在公元前3世纪构想了现代几何的基础。
欧几里得的波长范围是1.1到2微米,牢牢地处于近红外领域。顺便说一句,韦伯太空望远镜也在近红外波段拍摄图像,但它寻找的是非常不同的东西。
该航天器有两个科学仪器:一个可见光相机(VIS)和它的近红外相机和光谱仪(NISP)。根据欧洲航天局的一份声明,它的图像质量将至少是地面天空调查的四倍。
欧几里得望远镜直径近4英尺(1.2米),航天器高约15.4英尺(4.7米)。在轨道上,航天器的质量将达到2.2吨。
欧几里得任务的预期寿命为六年,不过它很可能会延长,这取决于望远镜在这个时间线结束时的燃料量。
欧几里得在寻找什么(以及为什么)?
宇宙已经存在了近140亿年,它有时被热和光搅动,但也经历了被气体笼罩的黑暗时代。在过去的几十亿年里,宇宙一直在加速膨胀。这种膨胀的驱动力是不确定的,因此“暗能量”这个包罗万象的术语被用来描述任何可能为此负责任的东西。
天文学家希望欧几里得能开始解释暗能量,也能解释暗物质,这是宇宙中未知质量的统称。虽然,暗物质对我们来说是看不见的,也没有任何仪器能直接探测到它,但由于它的引力效应,我们知道它的存在。例如,暗物质使周围的光弯曲,使科学家能够在遥远光源的引力透镜中看到它。
其实,暗物质的候选者有很多,暗物质完全有可能由多种物质组成。但最近最受欢迎的候选者是弱相互作用大质量粒子(WIMP)和轴子,轴子是一种亚原子粒子,以一种洗涤剂命名。暗光子可能表现为粒子或波的粒子,就像光粒子,也在混合中。
由于遥远的光线受到暗物质的影响,这是欧几里德寻求解释的好地方。根据欧空局的说法,该望远镜将观测到100亿年前的数十亿个目标。它的图像将覆盖银河系以外三分之一以上的天空。
引力透镜会扭曲来自遥远光源的光,并表明暗物质的存在。
欧几里得将研究所有类型的引力透镜,从产生迷人的爱因斯坦环的强透镜,到扭曲遥远星系的弱透镜,以更好地了解暗物质的特性。最近一项关于爱因斯坦环的研究进一步证实了一种轴子暗物质的存在,即表现得像波而不是粒子的暗物质。
欧几里得还将研究宇宙的重子声学振荡,即大爆炸(听起来似乎很长,但那是我们宇宙的婴儿期)后最初30万年里向外扩散的致密粒子的气泡。研究这些气泡是如何向外散发的,将阐明宇宙在其近140亿年的存在中膨胀的速度。
欧几里得观测的最终目标是获取遥远宇宙来源的数据,以帮助解释暗物质和暗能量的特性。除了揭开宇宙这些未知方面的本质,欧几里得的数据将帮助科学家了解宇宙网,或者叫我们宇宙的超尺度结构,从星系的形状和空间方向到宇宙质量的分布。
有了欧几里得太空望远镜,科学家们可以修补天体物理科学中最大的悬而未决的问题:为什么宇宙在膨胀,它什么时候会停止膨胀,宇宙中有哪些粒子我们还没有探测到,为什么,宇宙的最终命运是什么,等等。
爱因斯坦环环绕着一个明亮的红色星系,这是引力透镜的一个突出例子。
发射的细节是什么?
欧几里得太空望远镜将于美国东部时间周六上午11点11分,在佛罗里达州卡纳维拉尔角发射。根据欧洲航天局发布的消息,该航天器的备用发射日期是7月2日星期日。
欧几里得是由 SpaceX 猎鹰9号火箭发射的。最初,该望远镜计划于2022年搭载俄罗斯联盟号火箭发射,但在俄乌冲突后,欧空局与俄罗斯航天局停止了合作,推迟了发射,并将航天器降落在美国公司的火箭上。
欧空局也曾一度考虑用自己的阿丽亚娜6号火箭发射欧几里得号,但截至上个月,该火箭仍未离开发射台。
欧几里得将发射到L2(第二个拉格朗日点),这是一个距离地球约100万英里(150万公里)的空间区域,它允许物体以一种重力悬浮的方式最小化燃料燃烧,以保持在轨道位置。盖亚和韦伯太空望远镜也在 L2 点。
如果,欧几里得的发射是精确的,望远镜可能能够节省推进剂,从而延长其任务寿命。韦伯太空望远镜的最小基线是5年,但由于它的发射,天文台可能会持续近20年。
欧空局称,如果发射按计划进行,欧几里得号预计将于当地时间上午11点53分与猎鹰9号运载火箭分离,地面团队将在上午11点57分左右首先收到来自航天器的信号。
如果你感兴趣,可以在 NASA Live 观看周六的发射直播。
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