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學習園地


1999.感悟上天的無邊無際——宇宙天圖究竟多么大

看了這篇報(bao)道,似乎言之鑿鑿。但是地圖(tu)的說(shuo)法顯然存在疑點,怎么能說(shuo)是地圖(tu)呢?確(que)切(qie)的說(shuo),應該稱之為“天圖(tu)或(huo)者(zhe)叫天象”。

天(tian)外(wai)有天(tian),人外(wai)有人。這(zhe)就是“天(tian)”和(he)“人”最準確的結論,廣袤無垠,無邊無際(ji),非人類能夠企及!

大道理

2024年10月23日21:17:45


2023年(nian)7月1日,歐(ou)洲航天局(ju)的(de)歐(ou)幾里得(de)(Euclid)任務(wu)從佛羅里達州(zhou)卡(ka)納維拉爾角發射,搭載SpaceX獵(lie)鷹(ying)9號火箭(jian)。作為(wei)歐(ou)空局(ju)宇宙(zhou)視(shi)野(Cosmic Vision)計(ji)劃(hua)的(de)一部分,這(zhe)(zhe)個中型任務(wu)的(de)目的(de)是觀(guan)察“黑(hei)暗(an)宇宙(zhou)”。這(zhe)(zhe)將包(bao)括觀(guan)測數十億(yi)個星系,最遠可(ke)達100億(yi)光(guang)年(nian),以創建有史以來最廣泛的(de)宇宙(zhou)3D地(di)圖(tu)。這(zhe)(zhe)張地(di)圖(tu)將使天文學(xue)家(jia)和宇宙(zhou)學(xue)家(jia)能夠追蹤宇宙(zhou)的(de)演化(hua),幫(bang)助解開暗(an)物質(zhi)和暗(an)能量(liang)的(de)奧秘(mi)。

歐幾(ji)里得(de)(de)拍攝的(de)(de)(de)(de)第一批(pi)圖(tu)(tu)像是由歐幾(ji)里得(de)(de)在(zai)2023年11月(yue)(yue)(yue)和2024年5月(yue)(yue)(yue)發布(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de),這(zhe)讓(rang)人(ren)們(men)對它們(men)的(de)(de)(de)(de)質量有了(le)(le)初步的(de)(de)(de)(de)了(le)(le)解。2024年10月(yue)(yue)(yue)15日(ri),歐幾(ji)里得(de)(de)的(de)(de)(de)(de)第一張(zhang)宇(yu)宙大地圖(tu)(tu)在(zai)米(mi)蘭舉行(xing)的(de)(de)(de)(de)國際宇(yu)航大會(IAC)上公布(bu)(bu)。這(zhe)張(zhang)2080億像素的(de)(de)(de)(de)馬賽克(ke)拼圖(tu)(tu)包含了(le)(le)在(zai)2024年3月(yue)(yue)(yue)25日(ri)至4月(yue)(yue)(yue)8日(ri)之間進行(xing)的(de)(de)(de)(de)260次(ci)觀測,并(bing)提供(gong)了(le)(le)數百萬顆(ke)恒星和星系的(de)(de)(de)(de)詳細圖(tu)(tu)像。這(zhe)幅馬賽克(ke)圖(tu)(tu)只占歐幾(ji)里得(de)(de)在(zai)其六年任務中所進行(xing)的(de)(de)(de)(de)廣泛調查(cha)的(de)(de)(de)(de)1%,它讓(rang)我們(men)得(de)(de)以(yi)一窺最終的(de)(de)(de)(de)地圖(tu)(tu)。

IAC 2024年(nian)會議于10月14日至(zhi)18日在米蘭舉行,是第(di)75屆大(da)(da)會年(nian)會。會議歡迎來自各空間(jian)(jian)機構、研(yan)究(jiu)部門和空間(jian)(jian)工業的8 000多名專家(jia)齊聚一堂,討論利用空間(jian)(jian)支持可持續(xu)性。ESA總干事約瑟(se)夫(fu)·阿什(shen)巴赫和科學(xue)主任卡(ka)羅(luo)爾·蒙代爾在活動期(qi)間(jian)(jian)展示了這幅馬賽克(ke)圖,其(qi)中包含了大(da)(da)約1億個來源(yuan),包括(kuo)我們(men)銀河系和其(qi)他星(xing)系中的恒星(xing)。

歐幾(ji)里得任務的(de)(de)(de)(de)主(zhu)要目標是(shi)測(ce)(ce)量暗物質(zhi)和(he)暗能(neng)量對(dui)宇宙的(de)(de)(de)(de)潛在影(ying)響。這將有望解(jie)決天文(wen)學家們(men)幾(ji)十年(nian)來一直在研究的(de)(de)(de)(de)問題。這一切始(shi)于(yu)20世紀(ji)60年(nian)代,當時天文(wen)學家注意到星系的(de)(de)(de)(de)旋(xuan)轉(zhuan)曲線與觀測(ce)(ce)到的(de)(de)(de)(de)它們(men)所含物質(zhi)的(de)(de)(de)(de)數(shu)量不(bu)一致。這導(dao)致人們(men)猜測(ce)(ce),一定(ding)有一個神秘的(de)(de)(de)(de)、看不(bu)見的(de)(de)(de)(de)質(zhi)量,光學望遠鏡(jing)無法解(jie)釋(shi)(暗物質(zhi))。

到了20世(shi)紀90年代,由于古老的(de)哈勃(bo)太空望遠鏡的(de)觀測,天(tian)文(wen)學家(jia)還注意到宇宙(zhou)膨(peng)脹的(de)速度(哈勃(bo)-勒(le)梅特常數(shu))隨著時間(jian)的(de)推(tui)移而(er)加(jia)速。通過觀察(cha)數(shu)十億(yi)個星系的(de)形狀、距離(li)和運動,歐幾里得(de)的(de)3D地圖將(jiang)提(ti)供對過去100億(yi)年間(jian)星系質量和宇宙(zhou)膨(peng)脹的(de)最準確估(gu)計。放(fang)大(da)到馬賽(sai)克的(de)深處(chu)(見(jian)下圖),可以看到銀(yin)河系的(de)復雜結構(gou),以及其(qi)他許多星系。

另一個(ge)有趣的(de)特征是我們(men)星系(xi)中恒星之(zhi)間看起來像云(yun)的(de)東(dong)西,在太空(kong)的(de)背(bei)景(jing)下呈現淺藍色。這(zhe)是星際介質(zhi)(ISM)的(de)氣體和塵埃,在銀河(he)(he)系(xi)尺度(du)上(shang)被稱為“銀河(he)(he)卷云(yun)”(因為它與(yu)云(yun)相(xiang)似(si))。歐(ou)(ou)幾(ji)里得的(de)超靈敏光學相(xiang)機 —— 可見光儀(yi)器(VIS),由36個(ge)4000 x 4000像素的(de)電荷耦合(he)器件(CCD)組成,可以看到這(zhe)些云(yun)反射來自銀河(he)(he)系(xi)的(de)光。歐(ou)(ou)幾(ji)里得項目(mu)科(ke)學家瓦萊里婭·佩(pei)托里諾在歐(ou)(ou)空(kong)局的(de)新(xin)聞發布會上(shang)說(shuo):

“這張令(ling)人驚嘆(tan)的(de)圖像是(shi)六年內(nei)揭示超過三分之(zhi)一天空的(de)第一張地(di)圖。這只是(shi)地(di)圖的(de)1%,但它(ta)充滿(man)了各(ge)種各(ge)樣的(de)來源,將(jiang)幫助科學家發現描述宇宙的(de)新方法。”

如前所(suo)(suo)述,這幅馬賽克(ke)圖只顯示了歐(ou)幾里得在(zai)其六年任(ren)務中所(suo)(suo)觀(guan)(guan)察(cha)到的(de)(de)1%。在(zai)短短兩周內(nei),天文臺覆(fu)蓋了南部天空132平方度的(de)(de)原始(shi)細節(超過滿月面積的(de)(de)500倍)。自從該任(ren)務于2月開始(shi)例行科(ke)學觀(guan)(guan)測(ce)以來,已經完成了12%的(de)(de)調(diao)查。到2025年3月,歐(ou)空局將發布53平方度的(de)(de)調(diao)查,包(bao)括歐(ou)幾里得深場(chang)區(qu)域(yu)的(de)(de)預覽。隨后將在(zai)2026年某(mou)個時候發布第一(yi)年的(de)(de)宇宙學數(shu)據。

歐(ou)幾里得財團(EC)由(you)來(lai)自歐(ou)洲、美國、加拿大和日本300個研究所的(de)2000多名科學家組成(cheng),負責(ze)提供該任務(wu)的(de)儀器(qi)和數據分析(xi)。