歐幾里得：“凝視”100億光年的暗物質(zhì)

在距離地球150萬公里的拉格朗日L2點(diǎn)（以下簡稱“L2點(diǎn)”），詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡將迎來“新朋友”。

美國東部時(shí)間7月1日11時(shí)12分，歐洲航天局歐幾里得空間望遠(yuǎn)鏡（以下簡稱“歐幾里得”）搭乘“獵鷹9”火箭，從佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角空軍基地升空，開啟其探索宇宙暗物質(zhì)和暗能量的任務(wù)。

與一次任務(wù)只聚焦一部分天空的韋布空間望遠(yuǎn)鏡不同，歐幾里得是將同時(shí)覆蓋銀河系外的大片天空，觀測100億光年范圍內(nèi)的數(shù)十億個(gè)星系，以創(chuàng)建迄今最大、最精確的宇宙3D地圖。

為什么還是L2點(diǎn)

物理學(xué)天空一直存在兩朵“烏云”，它們就是暗物質(zhì)和暗能量。

歐幾里得要“繪制”的宇宙3D地圖，包含著星系形狀、位置和運(yùn)動(dòng)狀況等信息。這將揭示宇宙物質(zhì)分布以及宇宙演變過程，以幫助天文學(xué)家推斷宇宙暗能量和暗物質(zhì)的屬性，增進(jìn)人類對(duì)宇宙本質(zhì)的了解。

任務(wù)如此艱巨，歐幾里得不得不被賦予更多“特異功能”。“歐幾里得的巡天方式是對(duì)著選定的一塊15000平方度的天區(qū)，進(jìn)行拍照和無縫光譜的觀察，可以完整覆蓋到這片天空。”中國科學(xué)院國家天文臺(tái)研究員李然告訴科普時(shí)報(bào)記者，到達(dá)L2點(diǎn)后，歐幾里得將在執(zhí)行科學(xué)任務(wù)前經(jīng)歷兩個(gè)月的調(diào)試期，包括打開兩個(gè)主要設(shè)備、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，并確認(rèn)系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性。

“歐幾里得的近紅外探測器對(duì)它的巡天任務(wù)完成非常重要，發(fā)射到L2點(diǎn)有助于它能夠獲得更低的觀測噪聲。同時(shí)，它需要對(duì)天體圖像進(jìn)行精確測量，L2點(diǎn)的環(huán)境更加穩(wěn)定?！崩钊环治?。

跟韋布有啥區(qū)別

L2點(diǎn)已經(jīng)有了韋布空間望遠(yuǎn)鏡，為何還要發(fā)射歐幾里得？

由于需要在短時(shí)間內(nèi)觀測大量星系，像歐幾里得這些執(zhí)行巡天計(jì)劃的望遠(yuǎn)鏡通常擁有非常大的視場，也就是一次可以對(duì)很大范圍的天空來曝光。

“從設(shè)計(jì)的角度來說，歐幾里得和韋布完全不同?！崩钊唤忉?，韋布屬于通用型的精測望遠(yuǎn)鏡，它的視場很小，只能看到較小區(qū)域的天空，但對(duì)單個(gè)星系的觀測精度較高；而歐幾里得是巡天式望遠(yuǎn)鏡，需要在大區(qū)域面積上進(jìn)行普查式觀測，對(duì)單個(gè)星系做很精細(xì)觀測的要求較低。

具體來看，歐幾里得的主鏡口徑僅為1.2米，相比于韋布空間望遠(yuǎn)鏡的6.5米小了很多，因此觀測暗弱天體的能力較小。但是，歐幾里得一次可觀測的范圍約0.57平方度，而韋布空間望遠(yuǎn)鏡一次只能觀測約0.002平方度，這個(gè)大視場決定了我們將在一張照片中看到非常多的星系。最終，歐幾里得將通過觀測大面積的星系研究宇宙本身的性質(zhì)。

結(jié)果處于不斷變化中

據(jù)歐幾里得空間望遠(yuǎn)鏡官網(wǎng)介紹，科研人員將觀測到的宇宙中的物質(zhì)在大面積上的分布結(jié)構(gòu)與物理模型進(jìn)行對(duì)比，就可以推測出宇宙膨脹的過程以及預(yù)測宇宙未來的命運(yùn)。

在未來6年的任務(wù)周期中，歐幾里得將使用兩種儀器進(jìn)行觀測，即可見光波段相機(jī)（VIS）、近紅外成像光譜儀和亮度計(jì)（NISP）。其中，可見光波段相機(jī)包含6億像素，能在可見光波段觀察星系形狀的微小變形和光度變化，反推出引起變形的引力場的強(qiáng)度，從而獲得暗物質(zhì)的分布信息。近紅外成像光譜儀和亮度計(jì)由4×4個(gè)紅外探測器組成，包含6500萬像素，可以對(duì)數(shù)百萬個(gè)星系進(jìn)行高精度光譜紅移測定。

李然認(rèn)為，歐幾里得有望對(duì)幾個(gè)重要暗能量參數(shù)的測量精度誤差低于10%，幫助天文學(xué)家在這樣一個(gè)精度上看到暗能量的演化。

“當(dāng)然，也可能在這個(gè)精度上我們依然看不到這種演化?！崩钊谎a(bǔ)充道，這會(huì)進(jìn)一步確認(rèn)目前標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型，可能會(huì)排除一些允許暗能量有明顯演化的理論模型。

宇宙經(jīng)歷了怎樣的膨脹過程？暗物質(zhì)和暗能量的本質(zhì)到底是什么？未來，歐幾里得預(yù)計(jì)將收集100PB以上的數(shù)據(jù)，多臺(tái)地面望遠(yuǎn)鏡的觀測將對(duì)其形成補(bǔ)充和增強(qiáng)。探測器獲得的科學(xué)數(shù)據(jù)，將于2025年、2027年和2030年公開發(fā)布。