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捕捉暗能量 太空閃爍“七只眼睛”
2019-06-24 17:24:24 來源: 科技日報
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        德國和俄羅斯合作的“光譜—倫琴—伽馬”(SRG)任務原定于6月21日從哈薩克斯坦拜科努爾航天中心發射,現因電池原因推遲至7月升空。屆時,由德國研制的eROSITA X射線望遠鏡也將隨同發射,目標是搜尋暗能量的蹤跡。這將是一段令人興奮的探索旅程。

        據物理學家組織網報道,該望遠鏡將部署在日地拉格朗日L2點,距離地球150萬公裏。在此,eROSITA將對熱宇宙進行有史以來最大規模調查,它將利用其7個X射線探測器——7只“亮晶晶的眼睛”觀測整個天空,搜尋和繪制熱源,如星係團、活躍黑洞、超新星遺跡、X射線雙星和中子星的圖譜。

        德國航空航天中心空間管理執行委員會成員沃爾特·佩爾澤表示:“eROSITA的X射線‘眼睛’是有史以來最好的,它們獨特的集光區域、視野和分辨率,使它們的靈敏度為上世紀90年代飛往太空的ROSAT望遠鏡的20倍。憑借其增強的功能,eROSITA將幫助研究人員更好地了解宇宙的結構和演化歷程,並幫助厘清暗能量之謎。”

        宇宙加速膨脹的“幕後黑手”

        自大爆炸以來,宇宙一直在不斷膨脹。直到20世紀90年代,科學家們認為這種宇宙膨脹會減緩並最終停止。但索爾·珀爾馬特、亞當·裏斯、布賴恩·施密特這3位科學家對超新星的觀測,推翻了這一看法。

        三位科學家使用最先進的天文觀測工具對準了Ia型超新星——由密度極高而體積很小的白矮星爆炸而成。由于每顆Ia型超新星爆發時質量都一致,它們爆炸發出的能量和射線強度也一致,因此在地球上觀測Ia型超新星亮度的變化,可以準確推算出它們和地球距離的變化,並據此計算出宇宙膨脹的速度。

        他們總共觀測了約50顆遙遠的Ia型超新星,並于1998年得出結論:宇宙的膨脹速度不是恒定的,也不是越來越慢,而是不斷加快。3人因此榮膺2011年諾貝爾物理學獎,而這個發現,被瑞典皇家科學院稱為“震動了宇宙學的基礎”。

        諾貝爾物理學獎評審委員會認定,3名獲獎者的研究結果改變了人類對宇宙的認識。“發現宇宙擴張正在加速,令人驚異。如果擴張繼續加速,宇宙將以冰凍狀態終結。”

        但這3位科學家也給世人留下了一個難題:為宇宙膨脹提供動力的“宇宙燃料”究竟是什麼?德國航空航天中心空間管理局eROSITA項目經理托馬斯·摩尼克説:“迄今未曾有人能夠回答這個問題,而且這種催化劑的成分未知,因此,它被簡稱為暗能量。現在,eROSITA將試圖追蹤造成這種加速的‘幕後黑手’。”

        星係團——暗能量的關鍵

        目前,我們其實對宇宙知之甚少。質子和中子等普通物質僅佔宇宙總質能的4%,只是“宇宙配方”的一小部分;其他96%的組成部分仍然是一個謎。 科學家們現在推測,其中26%是暗物質,另外70%是暗能量。

        為了追蹤到暗能量的“蛛絲馬跡”,科學家們必須觀察到無比龐大且非常熱的物體。

        摩尼克解釋道:“星係團由數千個星係組成,這些星係在一個共同的引力場內以不同的速度運動。在引力場內部,薄而熾熱的熱氣滲透進星係團內,熱氣會發射出X射線,因此,通過觀察X射線,我們可以追本溯源觀察到這些熱氣。而X射線正是eROSITA的‘眼睛’所要尋找的。這些‘眼睛’可以讓我們觀察星係團以及它們在宇宙中的移動方式,最重要的是它們的移動速度。我們希望,這些運動能告訴我們更多關于暗能量的信息。”

        提供迄今最全宇宙熱物體目錄

        科學家們不僅對星係團的運動模式感興趣,他們還想計算並繪制出這些結構的圖譜。eROSITA的X射線“眼睛”應該可以捕獲多達1萬個這樣的星係團,遠遠超出此前觀測的數量。此外,它還將觀察和識別其他熱現象,如活躍的星係核、超新星遺跡、X射線雙星和中子星等。

        eROSITA包含兩個核心部件:光學器件和相關探測器。光學器件由7個並行排列的鏡子組成,每個鏡子的直徑為36厘米。鏡子收集高能光子並將它們聚焦到CCD X射線攝像機上,這些攝像機是eROSITA的第二個核心組件,也是同類産品中最好的。

        eROSITA將每6個月對整個天空進行一次掃描,並在4年內創建一張深入而詳細的宇宙X射線圖。它將提供有史以來最全的宇宙熱物體目錄,從而提高科學家們對宇宙結構及其演化的認知。

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【糾錯】 責任編輯: 郭童
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