欧洲航天局探测器“欧几里得”的太空任务,通过揭开蒙在宇宙宏伟蓝图第一页上的面纱,正在试图解开宇宙学的两大谜团:暗物质和暗能量。
在出版界,一本新书的出版,在发行时常见的宣传促销做法是从书中摘录一些“精彩片段”来发表,吸引读者的兴趣,进而方便购买阅读。10月14日至18日,在意大利米兰举行的第 75 届国际宇航大会上,欧洲航天局 (ESA) 也玩起了同样的游戏,揭开了它的探测器“欧几里得”目前正在编制的太空地图集的第一页。
2023 年 7 月发射这艘航天探测器,试图阐明宇宙学的两大谜团:暗物质和暗能量。在今年春季,欧尼里得拍摄到了太空南部的一小部分。它拍摄的图像非常清晰,可以放大太空的深处的景象。公布文件附带的照片是“放大”了150 倍拍摄的效果,照片的中心可以看到两个相互作用的星系。右边是一个距离地球 6.78 亿光年的星系群。
欧空局公布的第一块“太空一角”覆盖了 132 平方度的天空,相当于从地球上看到的月球面积的五百多倍。制作这幅像马赛克似的镶嵌图片需要不下于 260 次的观察。然而,这只是“欧几里得”号在整个任务期间中绘制地图的一小部分,约占 1%。探测器将集中观测所有尚未被“污染”过多的太空部分,也就是说没有被银河系“污染”太多的部分,即太空的三分之一多一点。如果一切按计划进行,从现在到 2030 年,整个探测结果将分几个阶段公布。
看不见的元素
在欧空局从事“欧几里得”研究的意大利天体物理学家瓦莱里娅·佩托里诺(Valeria Pettorino)表示:"就目前而言,这只是“最终”地图的1%,但它却包含了各种各样的信息源,将帮助科学家们发现描述宇宙的新方法。"
这可能看起来很矛盾,但探测器这次任务的主要目标是了解两种在图像中看不到的元素!首先是暗物质,它将星系维系在一起:如果没有它,聚集在这些旋转星系群中的恒星将被甩出去,会被抛到宇宙中,就像没有紧紧抓住转椅的孩子被旋转的离心力甩出去那样。暗物质可以通过自己的质量被人感知它的存在,但它根本不会和电磁波产生相互作用,因此它是隐形的。
宇宙学家研究的第二个目标是暗能量,根据理论,暗能量是宇宙加速膨胀的原因,并且是不可见的。暗物质和暗能量合计占宇宙含量的 95%,而相比之下,组成人类的“经典”物质仅占 5%。因此,了解它们的特性确实是一项真正的挑战。
为了揭示这些构成宇宙的隐形元素,研究人员别无选择,只能使用间接方法,来研究它们对星系的影响。事实上,是对众多星系的影响。研究人员需要大约 10 亿个物体的数据,包括它们的形状、距离、运动轨迹,来回答自己研究中提出的问题,或是让研究至少取得进展。刚刚公布的大量观测数据包含 1400 万个星系。因此,宇宙中仍有许多工作要做。