藝術(shù)家對(duì)歐空局歐幾里德飛船的歐洲印象。 (Image credit: ESA/ATG medialab (spacecraft); NASA,航天 ESA, CXC, C. Ma, H. Ebeling and E. Barrett (University of Hawaii/IfA), et al. and STScI (background))
（神秘的地球uux.cn）據(jù)美國(guó)太空網(wǎng)（By Keith Cooper）：歐洲航天局的歐幾里德任務(wù)將繪制宇宙中物質(zhì)的幾何形狀，特別是局歐星系分布的形式，以了解更多關(guān)于宇宙中我們看不到的德量部分——暗能量和暗物質(zhì)。
歐幾里德任務(wù)的任務(wù)目標(biāo)是在其預(yù)期的六年生命周期中，繪制過(guò)去100億年宇宙歷史中的尋找15億個(gè)星系。
歐幾里德預(yù)計(jì)將于2023年7月至9月之間的暗物暗某個(gè)時(shí)候在佛羅里達(dá)州肯尼迪航天中心搭載SpaceX獵鷹9號(hào)火箭發(fā)射升空。任務(wù)已經(jīng)被推遲了好幾次；該計(jì)劃原本計(jì)劃在法屬圭亞那發(fā)射俄羅斯聯(lián)盟號(hào)火箭，質(zhì)和但俄羅斯入侵烏克蘭意味著該計(jì)劃被擱置。歐洲
歐幾里德將何去何從？航天
歐幾里得大約需要30天才能到達(dá)它在L2拉格朗日點(diǎn)的目的地——包括詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡在內(nèi)的其他幾個(gè)航天器共享的同一位置。L2距離地球約100萬(wàn)英里(160萬(wàn)公里)，局歐但與太陽(yáng)方向相反。德量這是任務(wù)一個(gè)特殊的位置，因?yàn)樵贚2，尋找地球和太陽(yáng)的暗物暗引力與航天器在軌道上繞地球擺動(dòng)時(shí)作用在航天器上的向外離心力相平衡。這使得位置準(zhǔn)穩(wěn)定——航天器不會(huì)被拋入更深的空間，但它需要機(jī)動(dòng)推進(jìn)器來(lái)保持位置。
L2還提供了更清晰的深空視圖，地球、月亮和太陽(yáng)總是在飛船后面。如果歐幾里德要成功完成在過(guò)去100億年的宇宙歷史中繪制15億個(gè)星系的任務(wù)，產(chǎn)生比地面觀測(cè)清晰四倍的圖像質(zhì)量，這是必不可少的。
作為一項(xiàng)調(diào)查任務(wù)，Euclid將持續(xù)至少6年，覆蓋15，000平方度的天空。它的調(diào)查將以“步進(jìn)凝視”模式進(jìn)行，這意味著望遠(yuǎn)鏡每次將指向并測(cè)量大約0.5平方度的天空。
世衛(wèi)組織的歐幾里得任務(wù)是以誰(shuí)的名字命名的？
以幾何學(xué)之父的名字命名繪制宇宙幾何圖形的太空任務(wù)再合適不過(guò)了。希臘數(shù)學(xué)家歐幾里得生活在亞歷山大大帝的時(shí)代，雖然他的生活的已知細(xì)節(jié)充其量是粗略的，但他的遺產(chǎn)是作為數(shù)學(xué)學(xué)科的幾何學(xué)的發(fā)明。歐幾里得發(fā)明了我們今天所稱的歐幾里得幾何，它是諸如三角學(xué)等數(shù)學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)。
宇宙也有歐幾里得幾何。美國(guó)宇航局的威爾金森微波各向異性探測(cè)器(WMAP)的測(cè)量結(jié)果顯示，宇宙是“平坦的”，沒(méi)有像球體或馬鞍一樣的曲率。平行線永遠(yuǎn)保持平行，三角形的內(nèi)角總和始終為180度。
歐幾里德會(huì)做什么？
歐幾里德將向科學(xué)家展示更多關(guān)于“黑暗宇宙”的東西。它的主要目標(biāo)之一是精確繪制星系紅移圖——隨著物體遠(yuǎn)離我們，光向更紅的波長(zhǎng)延伸，就像宇宙向各個(gè)方向膨脹一樣。哈勃定律告訴我們，到星系的距離與宇宙膨脹帶著星系遠(yuǎn)離我們的速度有關(guān)，后退速度越高，星系越遙遠(yuǎn)，紅移越高。因此，測(cè)量紅移可以告訴天文學(xué)家宇宙膨脹的速率以及暗能量加速膨脹的強(qiáng)度。該任務(wù)將追溯到100億年前就存在的星系(紅移約為2)，或太陽(yáng)系年齡的兩倍以上。在至少6年的時(shí)間里，歐幾里德將繪制大約36%的天空，并對(duì)天空中總共40平方度的三個(gè)較小區(qū)域進(jìn)行超深度調(diào)查。
歐幾里德的探測(cè)器將進(jìn)行兩次宇宙探測(cè)。其中一個(gè)將會(huì)研究弱引力透鏡效應(yīng)——物質(zhì)集中導(dǎo)致的光線邊緣彎曲。這有助于通過(guò)測(cè)量星系圖像被透鏡扭曲的程度來(lái)繪制星系和星系團(tuán)周圍暗物質(zhì)的位置。
另一個(gè)探測(cè)器將研究重子聲波振蕩(BAO)，這是宇宙微波背景(CMB)輻射波動(dòng)的遺跡，今天在星系的空間分布中表現(xiàn)出來(lái)。在非常大的尺度上，星系往往以標(biāo)準(zhǔn)距離成對(duì)聚集在一起。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)距離與早期宇宙中等離子體(電離氣體)中的聲波有關(guān)；聲波以密度波的形式在等離子體中傳播，如今被聯(lián)系到暗物質(zhì)暈的位置，或與星系相關(guān)的暗物質(zhì)濃度。隨著宇宙的膨脹，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)距離的大小會(huì)隨著時(shí)間的推移而增加，因此Bao是測(cè)量宇宙膨脹的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)尺，因此也是測(cè)量宇宙歷史上不同時(shí)期暗能量強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)尺。
專家解答的歐幾里德常見問(wèn)題
我們問(wèn)了歐洲航天局歐幾里德項(xiàng)目經(jīng)理朱塞佩·拉卡幾個(gè)關(guān)于歐幾里德任務(wù)的常見問(wèn)題。
朱塞佩·拉卡
歐幾里德項(xiàng)目經(jīng)理
朱塞佩·拉卡是歐洲航天局歐幾里德項(xiàng)目經(jīng)理。
歐幾里德任務(wù)將如何增進(jìn)我們對(duì)暗能量的了解？
暗能量本質(zhì)上是使宇宙加速膨脹的東西的別稱。這種加速似乎是在大約50億年前開始的，是通過(guò)地面天文臺(tái)觀測(cè)遙遠(yuǎn)星系的衰退速度發(fā)現(xiàn)的。
加速行為與具有恒定密度的真空的一種“排斥”能量或廣義相對(duì)論方程的宇宙常數(shù)一致，廣義相對(duì)論方程將重力描述為物質(zhì)對(duì)時(shí)空幾何關(guān)系。歐幾里德將通過(guò)測(cè)量暗能量密度在過(guò)去的100億年中是否真的是恒定的來(lái)提高我們的理解。
繪制星系地圖將教會(huì)我們關(guān)于暗物質(zhì)的什么？
暗物質(zhì)是宇宙中物質(zhì)的主要形式。沒(méi)有它，恒星可能不會(huì)在早期宇宙中形成，宇宙中暗物質(zhì)的存在對(duì)所有宇宙結(jié)構(gòu)的形成至關(guān)重要。
暗物質(zhì)是不可見的，也不吸收輻射，但由于其引力(更準(zhǔn)確地說(shuō)是因?yàn)槠鋾r(shí)空扭曲)而使光偏轉(zhuǎn)，并使觀察者看到的星系形狀變形。這種效應(yīng)被稱為引力弱透鏡效應(yīng)。通過(guò)觀察遙遠(yuǎn)的星系，它們的光從源頭穿過(guò)物質(zhì)(黑暗和規(guī)則)到達(dá)我們，我們可以測(cè)量暗物質(zhì)在其路徑上的分布。通過(guò)對(duì)數(shù)十億個(gè)星系進(jìn)行這樣的研究，歐幾里德將構(gòu)建出暗物質(zhì)在整個(gè)宇宙中分布的完整地圖。
歐幾里德與其他暗能量研究有何不同？
確實(shí)有很多宇宙學(xué)調(diào)查，主要是在地面上，還有一個(gè)計(jì)劃中的(NASA的羅馬望遠(yuǎn)鏡)是從太空進(jìn)行的。歐幾里德的質(zhì)量在于它的圖像清晰度，這允許它最小化關(guān)于前述弱透鏡探頭的系統(tǒng)誤差。此外，歐幾里德望遠(yuǎn)鏡的特色設(shè)計(jì)使其能夠在相對(duì)較短的時(shí)間(6年)內(nèi)以前所未有的準(zhǔn)確度和精確度覆蓋大量的天空(36%)。關(guān)于光譜能力，歐幾里德還將對(duì)來(lái)自星系的近紅外波長(zhǎng)的光進(jìn)行觀測(cè)，這種光被大氣層吸收，因此從地面上看不到。這種能力用于精確測(cè)量遠(yuǎn)至100億光年的數(shù)億個(gè)星系的后退速度。
歐幾里德宇宙飛船
作為一個(gè)4，630磅(2，100千克)的航天器，14.7英尺(4.5米)高，10.2英尺(3.1米)直徑，與詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的大小和復(fù)雜性相比，歐幾里德相當(dāng)適中。歐幾里德的科學(xué)將由兩臺(tái)儀器完成，其機(jī)載3.9英尺(1.2米)望遠(yuǎn)鏡(在新標(biāo)簽中打開)將捕捉并分離它們之間的光進(jìn)行分析。
其中一個(gè)儀器是可視成像儀(VIS)，它將包括36個(gè)專門為該任務(wù)設(shè)計(jì)的電荷耦合器件(CCD)。VIS的視場(chǎng)是0.787度乘0.709度(比天上兩個(gè)滿月覆蓋的面積大一點(diǎn))。
第二個(gè)儀器是近紅外光譜儀和光度計(jì)(NISP)，它將提供星系的近紅外測(cè)光。目的是結(jié)合VIS '和NISP的觀測(cè)來(lái)精確測(cè)量星系的紅移。
NISP還將研究星系的化學(xué)性質(zhì)以及星系中恒星和氣體的運(yùn)動(dòng)，以找出星系是如何旋轉(zhuǎn)的，并揭示它們是如何形成的。
什么是暗能量和暗物質(zhì)？
暗能量和暗物質(zhì)構(gòu)成了宇宙中的大部分質(zhì)量和能量。暗物質(zhì)是一種看不見的物質(zhì)，我們只能從它的引力來(lái)推斷它的存在。暗物質(zhì)貢獻(xiàn)了宇宙中所有物質(zhì)和能量的26.8%左右。另一方面，暗能量是一種神秘的能量場(chǎng)，它正在加速宇宙的膨脹，約占宇宙所有質(zhì)量和能量的68.3%。根據(jù)歐空局的說(shuō)法，剩下的4.9%是我們?cè)谟钪嬷锌梢钥吹降囊磺小恕⑿行恰⒑阈恰⑿窃坪托窍怠?br>暗物質(zhì)和暗能量共同影響著宇宙的幾何形狀。暗物質(zhì)團(tuán)產(chǎn)生了引力井，可以彎曲來(lái)自更遠(yuǎn)物體的直線光路徑，而通過(guò)驅(qū)動(dòng)宇宙的加速膨脹，暗能量將物質(zhì)團(tuán)相互拉離，降低了宇宙中物質(zhì)的整體密度。通過(guò)測(cè)量它們?nèi)绾斡绊懹钪妫煳膶W(xué)家可以獲得對(duì)它們令人困惑的本質(zhì)的重要見解。

(責(zé)任編輯：休閑)