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日期: 2024-12-23 | 来源: 中国新闻周刊 | 有0人参与评论 | 字体: 小 中 大
哈勃望远镜2008年发布的引力透镜照片“阿贝尔2218”，这是一个由数千个独立星系组成的丰富星系团，位于北天龙座，距离地球约 20多亿光年。图/美国航空航天局（NASA）、欧洲航天局和哈勃望远镜官网
引力透镜分为两种：强引力透镜与弱引力透镜，二者区别是引力引发的扭曲程度，强引力透镜的扭曲效果更明显，是理想的观测对象，但极其罕见，需要星系团质量巨大。通过望远镜观测到的更多是弱引力透镜，即只有微小的扭曲，但对这类事件的分析难度要大得多，需要首先排除其他干扰，时空并非不是“平坦”的，布满星际空间的各种气体也会让很多星系看起来扁平或细长。
因此，仅测量一个星系是远远不够的，在识别上存在很大的不确定性，能有效排除干扰的唯一办法就是大量的测量。据估算，鲁宾天文台可以探测到大约200 亿个星系，其中 40 亿个星系将以非常高的精度成像。“这是人类首次观测到这么多星系。天文学家估计，宇宙中可观测到的星系理论上最多为 1000亿个，200 亿这个数字是非常可观的，可以让统计结果更有力，尽可能接近对暗物质质量和性质的精确推理。”坎恩解释。
他指出，弱引力透镜的测量一直非常困难，该领域的很多早期工作都受限于望远镜参数。他说，实际上，鲁宾天文台望远镜是有史以来第一台设计中充分考虑到弱引力透镜测量的望远镜，“我们非常小心地进行了模拟”，从相机到望远镜，再到大气层，以了解可能影响弱引力透镜测量效果的任何具体原因，不断地优化设计和校准。
鲁宾天文台LSST强透镜科学合作主席菲尔·马歇尔预估，十年调查期内，鲁宾天文台可能会发现近1万个各种尺寸和结构的透镜类星体，比目前天文学史上最大的引力透镜调查还多出两个数量级。不过，鲁宾天文台的优势不仅在于获得足够大的样本，其“拍摄宇宙电影”的特殊能力，还可以捕捉到星系团随时间的变化，进一步说，即暗物质是如何随宇宙时间而演变的，这将有助于深入研究暗物质的性质。
为何这些暗物质会聚集成团块并嵌入星系团，它们是逐渐集中在星系内，还是填充了星系之间的广阔空间？当星系之间相互碰撞时，暗物质是否也会发生碰撞，还是它们彼此不会注意到彼此，只是擦肩而过？“鲁宾天文台将以过去人类无法做到的方式打开宇宙时间。”马歇尔强调。
暗物质之外，暗能量是“宇宙房间中的另一只大象”，天文学家们早证实，我们所处的宇宙正加速膨胀，这种撕裂宇宙的神秘力量就是暗能量。如果说暗物质是星系形成与汇聚的核心力量，暗能量则正好相反，这一对“大象”之间的拔河游戏共同塑造了当前的宇宙，因此，鲁宾天文台通过引力透镜呈现的“宇宙时间切片”同样有助于在宇宙的大尺度结构上进行暗能量研究。
这就是“称量”宇宙。
我们究竟生活在什么样的宇宙中？大爆炸后的几分之一秒里，宇宙非常热且致密，质子和中子分解成夸克，物质、能量与时间在这个过程中不断伸展，随后，宇宙迅速膨胀和冷却，原子、原子核、分子以及气体逐步形成，气体凝聚成星云，星云进一步形成各种各样的恒星和星系，经过大约140亿光年，最终演变成人类今天所看到的宇宙。而对暗物质和暗能量的研究可以跨越140亿光年，让人类回到宇宙最初诞生的时刻。
这一点之所以如此重要，是因为人类虽然是时间性的动物，却一直在尝试超越时间。这也是天文学家们的终极科学目标。
坎恩指出，天文学的一大优点是有明确的理论预测，然后试图通过“称量”宇宙来验证预测，这种方法类似于实验物理学。但更令人兴奋的一点是，每当人类建造更大、更好的望远镜时，总会发现各种从未想象到的新的事物。- 新闻来源于其它媒体，内容不代表本站立场！
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