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十年磨一剑,暗能量光谱仪将启用,绘制史上最细宇宙物质立体分布图!

2020年6月16日7:44 环球解密

    经过十年的准备,暗能量光谱仪(DESI)即将于今年底启动,开始一项为期五年的任务,绘制一套史上最细节的宇宙物质的立体分布图。

    宇宙膨胀示意图。(NASA's Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab)

    科学家认为这份地图将有助于揭示宇宙的重要谜题,包括理论预测宇宙膨胀背后的神秘推动力量——暗能量。

    DESI如何工作

    DESI主要由美国能源部出资,由美国、英国、法国、西班牙和墨西哥合作建成。这是一个先进的光谱仪,装配在亚利桑那州基特峰天文台(Kitt Peak Observatory)现有的4米宽的梅奥尔望远镜(Mayall Telescope)上。

    DESI的核心部件是5,000个独立的、形如铅笔大小的机器人。每个机器人控制一个光纤眼,共同捕捉波长从360~980纳米的光线,范围涉及从近紫外线到可见光,再到电磁频谱的红外波段。

    启动后,每个机器人一次观测一个预设分配的星系,在理想情况下,每两分钟可观测5,000个星系。之后整个望远镜调整镜面,瞄向下一组目标。

    DESI将反复测量3,500万个星系和240万个类星体与地球的距离,在五年项目期间,覆盖三分之一的天空。在项目结束的时候,科学家将得到这些天体在五年期间如何拓展的详细资料。

    DESI将分析每个机器人从遥远的星系或类星体采集的光波。这些光是从很久以前从天体上发出,所以DESI就像在收看这些天体的过去。有的光线来自120亿年前。

    “经过十年的规划、研发、安装和整合,我们很高兴DESI即将开始暗能量探索任务。”DESI项目负责人列维(Michael Levi)在公文中说。

    物质分布与暗能量的关系

    科学家认为宇宙自大爆炸以后,并不是随机无序地膨胀,而是由一种神秘的暗能量在推动它的膨胀。

    该项目的发言人哈佛-史密森尼天体物理中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)的爱森斯坦(Daniel Eisenstein)说:“星系并不是在宇宙中随机分布,而是组成一种复杂的结构,从中我们可以学到宇宙的组成和历史。DESI将绘制出的、有史以来最详尽的地图,将让我们了解宇宙在发展过程中如何膨胀,了解引力和暗能量如何互相抗衡,牵拉和推动宇宙间的物质。”

    DESI观测的目标天体上还带有重子声学振荡(BAO)信息,这是宇宙中可见的重子物质(也称为“普通”物质)的周期性密度变化。类似超新星作为标准烛光的作用,BAO信息也可以测量宇宙的距离。要探索BAO信息里面的秘密,必须先得到每个目标天体详细的光谱信息。这正是DESI项目的总体目标。

    在多年的准备工作基础上,又被今年的疫情稍微耽搁了一点项目的进度后,DESI终于就绪了。爱森斯坦说:“现在整个团队都热切地想知道DESI数据能向我们展示哪些宇宙的奥秘。”

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