暗能量光谱仪即将“睁眼”,绘制千万个星系地图,寻找暗能量秘密


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暗能量光谱仪即将“睁眼”,绘制千万个星系地图,寻找暗能量秘密


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暗能量光谱仪即将“睁眼”,绘制千万个星系地图,寻找暗能量秘密


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位于美国亚利桑那州一个山顶上的暗能量光谱仪(DESI) , 近期完成了全新的改装 , 从而短期内即可从“休眠”状态恢复过来 , 马上就要“睁开眼睛” , 投入到为期5年的太空探测任务中来 , 目的就是寻找和揭示宇宙中暗能量的秘密 。

暗能量美国科学家哈勃在发现天体红移现象之后 , 证实了遥远星系正在加速离开地球的事实 , 从而揭示了宇宙膨胀的现象 , 而且通过精密的观测 , 提出了哈勃定律 , 即遥远星系相对于地球的退行速度 , 与它们和地球的距离成正比 。 此后 , 很多科学家通过不同的方法 , 验证了宇宙膨胀的事实 , 而且还测算出了膨胀的速率 , 即哈勃常数 , 目前最新的数值约为68公里每秒每百万秒差距 。

基于哈勃的观测结果 , 科学家们利用倒推的方法 , 测算出宇宙的年龄为138亿年 , 目前宇宙中所有的物质 , 都来源于138亿年前一个质量无限大、体积无限小的奇点 , 此后经历了奇点大爆炸和宇宙暴涨阶段 , 但是随着时间的推移和宇宙整体温度的冷却 , 宇宙膨胀仍然在持续进行 , 支撑着宇宙继续膨胀的驱动力到底来源于何方 , 一直是困扰科学家们的难点问题 。

于是 , 有科学家提出了暗能量的概念 , 认为宇宙中存在着大量的暗能量 , 它对物质的作用效果 , 与万有引力正好相反 , 对物质普遍具有排斥作用 。 据科学家们通过观测和应用宇宙模型进行测算 , 现有宇宙中存在着三个主要组成部分 , 一个是常规的普通物质 , 占比只有5%左右;第二种是暗物质 , 占比约为26%;剩余的大部分则为暗能量 , 占比高达69% 。

科学家们对暗能量的假设 , 有两个基本特征 , 一个是不具有任何的质量属性 , 第二是能提供像电子之间或者不同磁性的粒子之间产生的斥力 。 但是 , 由于暗能量的不可观测性 , 到目前为止 , 科学家们还不能通过任何的实验和观测方式 , 来验证应用宇宙模型预测出来的暗能量存在的证据 。
【暗能量光谱仪即将“睁眼”,绘制千万个星系地图,寻找暗能量秘密】
暗能量光谱仪暗能量光谱仪(DESI)是以美国费米实验室为主要力量建造的大型天文观测设备 , 通过10多年的建设 , 目前已经竣工 , 其建造地点位于美国亚利桑那州基特峰天文台 , 放置在一台直径4米的大型天文望远镜上面 。

从结构上看 , 暗能量光谱仪的核心是5000个独立运行、差不多铅笔大小的机器人所组成 , 在每个机器人中都有一个光纤“眼睛” , 这些“眼睛”既能独立运行 , 又能够相互协作 , 可以接收来自遥远星系所发出的宇宙信息 。
暗能量光谱仪的工作原理 , 主要是通过收集上千万个遥远星系、以及上百万个类星体所发生的光线 , 然后利用若干光谱仪进行精确测量 , 然后科学家们根据测量的结果来绘制出宇宙的3D地图 , 从而可为揭示宇宙中的暗能量、星系生命周期、连接宇宙中物质的“宇宙网络”等秘密提供必要的数据和模型支撑 。 据有关人员介绍 , 暗能量光谱仪将在未来5年内 , 观测大约3500万个星系、240万个类星体 , 从而绘制出非常丰富的三维宇宙地图 。

在5年漫长的观测任务开启前 , 科学家们对改造后的暗能量光谱仪开展了4个月的试运行 , 在试运行期间 , 共接收到了来自400万个星系的光线 , 并且成功绘制出这些星系的光谱图 , 这4个月试运行的结果 , 就已经超过了以往科学家们对遥远星系进行光谱调查的总和 。
工作展望暗能量光谱仪中5000个机器人 , 在此后的观测工作中将发挥举足轻重的作用 。 当来自遥远的星系光芒进入光谱仪后 , 会分别通过5000条光纤中 , 这些光纤紧紧捆扎在一起 , 集中将光信号引导到光谱仪上 。 仪器中的若干光谱仪就像一个个棱镜 , 然后将收集到的光线分解为不同颜色的单色光 , 从而测量出遥远星系中红移的程度 , 最终推测出宇宙膨胀的速率 。

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