你怎么能看到看不見(jiàn)的東西呢？嗯，和“歐幾里得”在一起！這個(gè)是未來(lái)歐空局歐幾里得望遠(yuǎn)鏡將繪制宇宙的結(jié)構(gòu)圖，并讓我們看到和知道更多關(guān)于看不見(jiàn)的暗物質(zhì)和暗能量知識(shí)。

如果我們從未見(jiàn)過(guò)暗物質(zhì)，甚至從未測(cè)量過(guò)它，為什么我們要假設(shè)暗物質(zhì)存在呢？我們正以每秒220公里的速度圍繞銀河系中心運(yùn)行，但這是一個(gè)奇怪的速度，只是我們沒(méi)有注意到。

盡管如此，一些奇怪的事情正在發(fā)生：根據(jù)銀河系的恒星數(shù)量，銀河系邊緣的恒星速度應(yīng)該要慢得多，但它們的運(yùn)動(dòng)速度和太陽(yáng)一樣快。然而，這些恒星并沒(méi)有被拋出出銀河系，這是因?yàn)橛惺裁礀|西把它們“拉”在一起?；旧?，只有一種解釋：有種看不見(jiàn)的物質(zhì)，但它施加了額外的引力，一切都表明“暗物質(zhì)”這種未知看不見(jiàn)的物質(zhì)是存在的，只是我們?nèi)匀徊恢浪鞘裁?。我們所知道的是，暗物質(zhì)不吸收光線，也不與之相互作用。

因此，從表面上看，暗物質(zhì)是看不見(jiàn)的，如果這還不夠奇怪的話：從1998年開(kāi)始，我們就知道宇宙在加速膨脹。要解釋這一點(diǎn)，宇宙需要一個(gè)更神秘的成分：“暗能量”，這個(gè)術(shù)語(yǔ)簡(jiǎn)單地涵蓋了天文學(xué)家和物理學(xué)家目前正在研究的所有概念。因?yàn)槲覀冇幸恍┲R(shí)空白，這些空白不能用現(xiàn)有的觀測(cè)來(lái)填補(bǔ)。因此，唯一出路就是采取更好的測(cè)量方法，這就是歐幾里得望遠(yuǎn)鏡的用武之地，這也是歐洲航天局計(jì)劃于2022年發(fā)射的衛(wèi)星。

為什么需要?dú)W幾里得望遠(yuǎn)鏡？

在距離地球150萬(wàn)公里的地方，歐幾里得將繪制三分之一的天空地圖。所以我們可以回答這樣的問(wèn)題：宇宙中的結(jié)構(gòu)，是如何在引力的影響下形成？宇宙中所有的物質(zhì)是如何分布的？隨著時(shí)間的推移，這種情況是如何改變的？最后一個(gè)問(wèn)題的答案，將使天文學(xué)家們能夠直接測(cè)試暗能量模型的，同時(shí)還將研究暗物質(zhì)是如何扭曲空間的。宇宙就像一個(gè)裝滿硬幣的水缸。但這是如何運(yùn)作的呢？

質(zhì)量扭曲了周圍的空間和時(shí)間，即使看不見(jiàn)的暗物質(zhì)，也可以測(cè)量這種影響?？茖W(xué)家們用了一個(gè)很有啟發(fā)性的比喻來(lái)解釋這一點(diǎn)，把它比作一個(gè)裝有硬幣的水箱，如果你輕敲那個(gè)容器，水會(huì)激起漣漪，使硬幣變形。拍幾張硬幣的照片，你會(huì)發(fā)現(xiàn)每次硬幣看起來(lái)都不一樣。假設(shè)你有很多硬幣，而且你知道它們本來(lái)是圓的，那么你就可以計(jì)算出那個(gè)水箱里有多少水，暗物質(zhì)的情況和這完全一樣。

暗物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致背景中的星系輕微變形，天文學(xué)家可以用歐幾里得來(lái)測(cè)量這種變形，方法是對(duì)盡可能多的星系形狀進(jìn)行平均。樣本數(shù)量當(dāng)然是越多越好，某處暗物質(zhì)越多，底層星系就越扭曲。這樣就可以確定暗物質(zhì)在宇宙中的分布，但首先，需要大量清晰的圖片，測(cè)量的星系越多，結(jié)果就越可靠。所以科學(xué)家談?wù)摰氖谴髷?shù)據(jù)，不僅是因?yàn)閿?shù)據(jù)量，還因?yàn)樗膹?fù)雜性。

有史以來(lái)最大的天文學(xué)合作

哈勃望遠(yuǎn)鏡在過(guò)去25年中收集的圖片數(shù)量，就是歐幾里得望遠(yuǎn)鏡將在幾天內(nèi)將收集的圖片數(shù)量。不僅數(shù)據(jù)量大，參與歐幾里得望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目研究的天文學(xué)家數(shù)量也很多，這是世界上最大的天文團(tuán)隊(duì)，約有1500名科學(xué)家、工程師和技術(shù)人員。然而，受益于歐幾里得的天文學(xué)家人數(shù)將會(huì)多得多：這些數(shù)據(jù)最終將被公開(kāi)發(fā)布，并可用于各種目的，如發(fā)現(xiàn)最遠(yuǎn)的類星體和識(shí)別附近星系中的大質(zhì)量恒星等等。

一開(kāi)始，這些數(shù)據(jù)將只對(duì)歐幾里德參與者開(kāi)放，之后歐空局將發(fā)布所謂的數(shù)據(jù)公開(kāi)。為了讓人們對(duì)第一批結(jié)果有個(gè)概念，歐空局還會(huì)有一些快速發(fā)布，而這些都將是非凡的。

博科園｜研究/來(lái)自：ESA/萊頓大學(xué)

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