天天微速訊：探索黑暗宇宙的“歐幾里得”

7月1號(hào)，歐幾里得望遠(yuǎn)鏡于美國(guó)佛羅里達(dá)州發(fā)射升空，開始了它對(duì)黑暗宇宙的探索之旅。學(xué)數(shù)學(xué)時(shí)，相信許多人都聽說過歐幾里得的大名。這位古希臘數(shù)學(xué)家生活在公元前300年左右，是幾何學(xué)這門學(xué)科的創(chuàng)始人。今天我想要聊的歐幾里得并不是他本人，而是這個(gè)以他命名的空間望遠(yuǎn)鏡。

歐幾里得空間望遠(yuǎn)鏡是一臺(tái)什么樣的望遠(yuǎn)鏡？為什么值得我們關(guān)注呢？

(資料圖片)

無論是美國(guó)還是歐洲，科學(xué)家們會(huì)根據(jù)望遠(yuǎn)鏡的花費(fèi)，對(duì)望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行劃分。歐幾里德望遠(yuǎn)鏡是一項(xiàng)中型級(jí)別（也就是M級(jí)）的任務(wù)。比如，已經(jīng)立項(xiàng)的用來發(fā)現(xiàn)和研究系外行星的PLATO任務(wù)，以及研究行星大氣的ARIEL任務(wù)，都是屬于中等級(jí)別的任務(wù)。還有我們非常熟悉的探測(cè)伽馬射線暴的Swift衛(wèi)星, 和探測(cè)系外行星的TESS衛(wèi)星等，也都屬于中型任務(wù)。

相比之下，我們所熟悉的X射線望遠(yuǎn)鏡NuSTAR，還有探測(cè)X射線偏振的IXPE望遠(yuǎn)鏡，因?yàn)槠浠ㄙM(fèi)相對(duì)較少，所以都屬于小型望遠(yuǎn)鏡；而我們熟知的哈勃望遠(yuǎn)鏡，以及前兩年剛剛發(fā)射的韋布望遠(yuǎn)鏡，則都屬于大型望遠(yuǎn)鏡之列。

軌道上的哈勃望遠(yuǎn)鏡 | 圖蟲創(chuàng)意

歐幾里德是歐洲空間局科學(xué)計(jì)劃宇宙愿景活動(dòng)的一部分。今年，歐幾里得原本計(jì)劃搭乘俄羅斯的聯(lián)盟號(hào)飛船發(fā)射升空，但是由于俄羅斯的戰(zhàn)爭(zhēng)，最終改由美國(guó)Space X的獵鷹9號(hào)發(fā)射。

在發(fā)射之后，它需要航行約一個(gè)月的時(shí)間才會(huì)抵達(dá)最終的目的地——距離地球150萬(wàn)公里的拉格朗日2點(diǎn)（L2）。那么，什么是拉格朗日點(diǎn)呢？在兩個(gè)大質(zhì)量天體的周圍，通常有5個(gè)位置相對(duì)穩(wěn)定的點(diǎn)，它們被稱為不同的拉格朗日點(diǎn)。在太陽(yáng)和地球的連線上，分別有L1、 L2和L3，其中L1位于太陽(yáng)和地球的中間，L3更靠近太陽(yáng)，L2更靠近地球。除了這三個(gè)點(diǎn)之外，在地球和太陽(yáng)的兩側(cè)，還分別存在著L4和L5兩個(gè)點(diǎn)。相比較而言，其中L2距離太陽(yáng)更遠(yuǎn)，受到的干擾更小一些，觀測(cè)條件更好，可以進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè)，所以有一些望遠(yuǎn)鏡就被發(fā)射到了L2點(diǎn)。

歐幾里得長(zhǎng)4.5米，直徑3.1米，主要由一個(gè)望遠(yuǎn)鏡組成，主鏡直徑1.2米，覆蓋0.5平方度的面積。它包含了一個(gè)可見光相機(jī)和一個(gè)近紅外光譜儀和光度計(jì)。在為期至少六年的任務(wù)期間，來自13個(gè)歐洲國(guó)家和美國(guó)的科學(xué)家組成的國(guó)際科學(xué)家聯(lián)盟，將使用歐幾里得望遠(yuǎn)鏡對(duì)大約一萬(wàn)五千平方度、約占天空的三分之一的范圍進(jìn)行觀測(cè)。

屆時(shí)，完成一些令人驚嘆的壯舉將是需要?dú)W幾里得的使命，這包括

1、繪制迄今最大、最精確的宇宙三維圖，其中包含20億個(gè)星系；

2、描述星系的形態(tài)、亮度和光譜性質(zhì)；

3、觀測(cè)大約100億個(gè)天文源，其中包括10億個(gè)弱引力透鏡；

4、測(cè)量至少3000萬(wàn)個(gè)天體的光譜紅移，以研究星系團(tuán)；

5、將反復(fù)觀測(cè)天空中三個(gè)區(qū)域，即所謂的歐幾里得深場(chǎng)的觀測(cè)，三個(gè)深場(chǎng)共覆蓋50平方度。在整個(gè)飛行任務(wù)期間將定期訪問這三個(gè)場(chǎng)，它們將被用作校準(zhǔn)場(chǎng)，用于監(jiān)測(cè)望遠(yuǎn)鏡和儀器性能的穩(wěn)定性。

從以上的一些數(shù)字，或許你已經(jīng)感受到了歐幾里得的強(qiáng)大能力，那么它將破解哪些宇宙謎題呢？我們知道，像恒星、行星、氣體以及所有可見的東西，僅僅只占宇宙總成分的5%。而95%則是由維系著星系穩(wěn)定存在的暗物質(zhì)和驅(qū)動(dòng)宇宙加速膨脹的暗能量構(gòu)成的。

但是，我們對(duì)暗物質(zhì)和暗能量的本質(zhì)卻一無所知！通過觀察宇宙在過去100億年里的演化，歐幾里得將揭示宇宙是如何膨脹的，以及宇宙的結(jié)構(gòu)是如何形成的，從而帶來更多與暗物質(zhì)和暗能量有關(guān)的信息。

此外，憑借其廣闊的天空覆蓋范圍和數(shù)十億顆恒星和星系的星表，歐幾里得也將為韋布空間望遠(yuǎn)鏡和阿塔卡馬大毫米陣列以及未來的任務(wù)，如歐洲極大望遠(yuǎn)鏡、30米望遠(yuǎn)鏡、平方公里陣列和智利的維拉·魯賓天文臺(tái)提供豐富的源和目標(biāo)。讓我們一起期待歐幾里得能在未來帶來更多驚喜。

本文為科普中國(guó)·星空計(jì)劃扶持作品

作者：茍利軍

審核：王博 國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會(huì)副秘書長(zhǎng)

出品：中國(guó)科協(xié)科普部

標(biāo)簽：