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　　欧几里得望远镜解开暗物质之谜吗？　《中国新闻周刊》者：杨智杰　　发于2023.7.10总第1099期《中国新闻周刊》杂志　　北京-,间7月1日晚23时12分，由欧洲空间局(以下简称欧空局)设计的欧几里得空间望远(以下简称欧几里得望远镜)搭乘美国SpaceX公司的猎鹰9号火箭，从美国佛罗里🦠州发射升空。未来6年，它将勘测超过三分👯‍♂️一的宇宙，为超过10亿个星系做“CT扫描”，并绘制出一张宇三维“地图”。　　欧空局官网介绍，依欧几里得望远镜观测海量数据，可以前所有地确定过去100亿年中宇宙的膨胀和结😑演化，并有助于揭开宙学的两大奥秘：暗量和暗物质。　　中🐩科学院国家天文台研🌷员巩岩长期研究暗物和暗能量模型，是中🤽巡天空间望远镜(CSST)国家天文台科学研究中心常务副主任他对《中国新闻周刊介绍说，暗物质和暗量，是目前物理学和文学最前沿的研究领，也是笼罩在两个学头顶上的“两朵乌云。多个国家都在相关🧑🏿‍🤝‍🧑🏾域攻关，如果将这两谜团破解了，对人类😞说是非常重大的突破--　　人类对95%的宇宙还一无所知　　2009年，欧空局发射“普朗克”探测卫星，时3年，精准绘制出宇宙微波背景辐射图，是宇宙大爆炸时的遗🌎辐射，被称为宇宙中古老的光。2013年，第一幅反映宇宙诞🔟初期的全景图公开后科学家确认，它几乎⏫美地验证了宇宙标准型。即在宇宙中，所💠可见的普通物质，包-恒星、行星以及我们活中的一切，只占宇总能量的5%，暗物质占27%，暗能量占68%。　　但人们需要解答的问题是，暗物🥨和暗能量到底是什么过去近一个世纪中，🦳多研究者测量发现，星绕星系中心旋转的度大于预测结果，猜🚑存在不可见的物质增了使得恒星旋转的引⛳，科学家将其称为暗🏤质。而暗能量是指驱宇宙加速膨胀的神秘质。暗物质与普通物不同，看不见、摸不、听不到。过去数十，天文学家和理论物学家想尽办法，都无直接探测到暗物质和能量的存在，对其性更一无所知。　　2012年，欧几里得计划被欧空局选中实施，✍️自13个欧洲国家、美国、日本等国的2000多名科学家参与了这项计划，耗资约10亿欧元研制完成欧几里探测器。如今，这一几何学之父命名的探器，搭载口径为1.2米的欧几里得望远镜以及一台可见光波长🚶机和一台近红外相机🍺将在宇宙航行一个月最终悬停在距地球150万公里外的拉格朗日点L2。欧几里德望远镜将与詹姆斯·韦伯🧜远镜共享同一位置，👨‍👩‍👧‍👦同凝望宇宙深处。　♑欧几里得望远镜的发几经波澜。2022年，欧几里得望远镜建完成，原计划搭载俄斯火箭，从南美洲发🌯，但受俄乌战争影响🐹欧洲和俄罗斯的航天门合作终止。2022年底，欧空局找到替🐪方案，与美国公司SpaceX合作，发射地点转移到美国。依据空局官网公布的目标欧几里得望远镜将用🤺研究暗能量是否存在或探明宇宙明显急速胀的原因是什么；如暗能量存在，它的特是什么，并根据观察🎅的宇宙大规模结构，️究大爆炸后的宇宙状♥️。　　巩岩对《中国闻周刊》介绍说，欧里得望远镜并不是直探测暗物质，严格地🏁，对暗物质的探测需探测到暗物质粒子。物质有多种理论假说其中之一认为，暗物是重质量粒子。过去🏭十年，科学家主要通🍜三种方式探测暗物质利用大型对撞机，测🍑能否撞出暗物质粒子在地下十几公里建立验室，保证其他粒子法穿透，寻找暗物质其他物质相互作用的🦱迹；在地面或太空探暗物质“湮灭”或衰后产生的常见粒子。🧗‍♂️迄今为止，人们穷尽🏠上述所有办法，都没探测到暗物质粒子的影。　　巩岩解释说📉欧几里得望远镜的工原理是，假设暗物质在，通过对宇宙中海🤙天体的探测，将得到数据与相关模型进行🏄照和验证，来确定或--除相应的暗物质模型这实际上是一种理论的“排除法”。“如人们把暗物质的性质测得足够精确，其他👩‍🌾论都无法解释这个数，最后只能用暗物质解释。”巩岩说。　🔱欧空局的官方网站介，欧几里得望远镜主👶通过两种方式实现科🈂️目标。望远镜将测量15亿个背景星系，创建宇宙暗物质分布的三视图，宇宙学家将借推断宇宙历史中的星-结构如何形成，以及🪑系结构的生长速度。与暗物质和暗能量的质与数量相关。同时欧几里得望远镜也将用重子声学振荡，测➗宇宙的膨胀率及其变🌻。重子声学振荡可以单理解为宇宙早期的音波动，它们在宇宙波背景辐射留下了痕，有助于了解宇宙的化和结构的形成。两方式的测量对象是几’相同的天体，结果可交叉检验，减小误差　　作为第四代巡天🏘️远镜，欧几里得和哈望远镜有明显区别。哈勃是精测望远镜，清晰拍摄某一小片天内的天体，只能探测空中很小的区域，相,-于通过‘针孔’观测🏾”巩岩说，想要研究⬛物质和暗能量，望远要看到更广袤的宇宙欧几里得望远镜则是⚓把针孔拿掉”，在更的视野中扫描整个宇的天体。　　此外，几里得望远镜也能“得更远”。天体发出光随着宇宙膨胀被拉🛥️，会出现“红移现象🚱。红移越大，天体离⛸️类的距离越远。欧几🍑得同时搭载测量星系状的可见光相机，以测星系亮度和距离的红外光谱仪，能观测-,-宇宙形成30亿年后的光。“它探测宇宙的🦊度和深度，都是目前他望远镜无法比拟的观测数据量之大在同型望远镜中也前所未。”巩岩对《中国新周刊》说。　　欧几得望远镜的另一个重🩲科学目标是，通过对宙物质分布结构的分，测量出中微子的质。目前，科学家认为中微子由电子中微子缪子中微子、陶子中子三种不同类型的中子组合而成，现有地实验无法确认三者的量排序。粒子物理学标准模型中，中微子论上质量为零，但地实验和观测中表明中🍾子是有质量的。“对种中微子质量之和的确测量，对于了解中-,子的质量排序，以及质量获得的机制有着👫🏻要作用。”巩岩分析🕡，这对于中微子乃至-本物理的研究都会有⚾大推动作用。　　无单独完成观测目标　🔶在地球上，光在真空沿直线传播，但在更阔的宇宙中，情况并如此。根据爱因斯坦义相对论的预测，一遥远星系发出的光，💦过星系或者星系团这🖍️大质量天体，受引力💓响，会产生轻微弯曲类似于被置于放大镜，其成像形态和亮度🥽会发生改变，这被称⏸️引力透镜效应。科学认为，背景光源的扭不是随机的，它与暗质的引力场相关，可从中探测暗物质的密🎫分布。　　巩岩解释🎆，理想状态下，发光星系等光源、光经过大质量物质、观测者🐩点一线时，引力透镜👨‍👩‍👦‍👦应最强。但在宇宙中🆒一般情况下，光源只📍发生微弱透镜效应，-观测难度增加，这被🏸为弱引力透镜效应。式开启探测后，欧几得望远镜将通过弱引透镜效应来绘制暗物分布图。“虽然单个系的形状和亮度变化小，但这是一个统计📓念，如果把几亿、十亿的星系的形状和亮都测一遍，统计效应出来了。”巩岩说。　因此，欧几里得望镜要观测足够广阔的宙，巩岩介绍说，“设计上，欧几里得望镜在可见光观测上只-,了一个宽波段，有助更准确地测量星系形🐪。”但大型巡天望远普遍使用测光红移技-，即用多个波段的测👩‍❤️‍💋‍👨数据来估算红移。欧⛔里得仅用一个可见光波段和几个近红外波，会降低测光红移的确度，“红移测不准👮‍♀️对弱引力透镜效应的量也没办法十分准确”巩岩说。　　这是🕹️几里得望远镜未来探面临的最大挑战之一巩岩介绍，如果想圆完成科学目标，欧几🗨️得望远镜需要其他望镜的配合。欧空局官-也提到，这一望远镜要来自地面望远镜的外数据，以改进红移🧑🏾‍🤝‍🧑🏽定技术和单个星系的扩散函数建模。但巩提到，不同望远镜如协同观测、协同数据理，对欧几里得望远的测量来说将是非常🚆的挑战。比如，要面的挑战包括地面望远观测容易受大气扰动影响，每一次的观测果不同，仪器参数也相同等。　　近年来欧洲、中国、美国等个国家和地区都在致于暗物质、暗能量的究和探测。美国国家空航天局(NASA)正在研制南希·格雷👨‍🍳·罗曼太空望远镜，划2027年发射。中国两米口径的巡天空望远镜(CSST)计划于2024年发射。这些望远镜和欧几里有相似的研究方向，于开展广域巡天观测在宇宙结构形成和演、暗物质和暗能量领开展前沿研究。　　2013年，中国巡天空间望远镜计划立项，国科学院国家天文台⬜究员詹虎参与了CSST的研制工作，他对媒体表示，CSST拟于2023年底前交付，计划在2024年发射。据报道，CSST太空飞行器的大小相当一辆大客车，立起来3层楼高。“巡天观测”是CSST的主要使命，它将会覆盖整个空面积的40%，积累获得近20亿星系的高质量数据。　　NASA研制的南希·格雷斯·罗曼太空望远镜的多科学目标中，也同包含研究宇宙尺度和能量，此外，它还将找宇宙超新星事件等但它与中国和欧洲的文望远镜又有所不同欧空局官方介绍，罗和欧几里得望远镜的命是“互补的”，欧里得的测量视野更广而罗曼只是勘测较小--区域，但会以更高分🦀率和更大波长覆盖范探测，两者的重叠结可用于互相检查系统差。　　这类巡天望🤹镜最终能否揭开暗物📺和暗能量的面纱？英兰卡斯特大学天体物💖学教授、欧几里得科家伊莎贝尔·胡克在受采访时提到，欧几得将在几个月后发回🤰对宇宙的“初印象”😶片，但科学家还要等数年时间，才能拿到量的数据，宣布一些成果。　　《中国新周刊》2023年第25期　　声明：刊用《中国新闻周刊》稿件经书面授权【编辑:孙静波🖌️

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