捕捉暗能量 太空閃爍“七只眼睛”

來源：科技日報(bào) 發(fā)布時(shí)間：2019-06-24瀏覽：3434次

捕捉暗能量 太空閃爍“七只眼睛”

　　　　德國和俄羅斯合作的“光譜—倫琴—伽馬”（SRG）任務(wù)原定于6月21日從哈薩克斯坦拜科努爾航天中心發(fā)射，現(xiàn)因電池原因推遲至7月升空。屆時(shí)，由德國研制的eROSITA X射線望遠(yuǎn)鏡也將隨同發(fā)射，目標(biāo)是搜尋暗能量的蹤跡。這將是一段令人興奮的探索旅程。

　　據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道，該望遠(yuǎn)鏡將部署在日地拉格朗日L2點(diǎn)，距離地球150萬公里。在此，eROSITA將對熱宇宙進(jìn)行有史以來最大規(guī)模調(diào) 查，它將利用其7個(gè)X射線探測器——7只“亮晶晶的眼睛”觀測整個(gè)天空，搜尋和繪制熱源，如星系團(tuán)、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(zhí)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(dú)特的集光區(qū)域、視野和 分辨率，使它們的靈敏度為上世紀(jì)90年代飛往太空的ROSAT望遠(yuǎn)鏡的20倍。憑借其增強(qiáng)的功能，eROSITA將幫助研究人員更好地了解宇宙的結(jié)構(gòu)和演 化歷程，并幫助厘清暗能量之謎。”

　　宇宙加速膨脹的“幕后黑手”

　　自大爆炸以來，宇宙一直在不斷膨脹。直到20世紀(jì)90年代，科學(xué)家們認(rèn)為這種宇宙膨脹會減緩并最終停止。但索爾?珀?duì)栺R特、亞當(dāng)?里斯、布賴恩?施密特這3位科學(xué)家對超新星的觀測，推翻了這一看法。

　　三位科學(xué)家使用最先進(jìn)的天文觀測工具對準(zhǔn)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(fā)時(shí)質(zhì)量都一致，它 們爆炸發(fā)出的能量和射線強(qiáng)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(zhǔn)確推算出它們和地球距離的變化，并據(jù)此計(jì)算出宇宙膨脹的速度。

　　他們總共觀測了約50顆遙遠(yuǎn)的Ia型超新星，并于1998年得出結(jié)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(xué)獎(jiǎng)，而這個(gè)發(fā)現(xiàn)，被瑞典皇家科學(xué)院稱為“震動了宇宙學(xué)的基礎(chǔ)”。

　　諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)評審委員會認(rèn)定，3名獲獎(jiǎng)?wù)叩难芯拷Y(jié)果改變了人類對宇宙的認(rèn)識?！鞍l(fā)現(xiàn)宇宙擴(kuò)張正在加速，令人驚異。如果擴(kuò)張繼續(xù)加速，宇宙將以冰凍狀態(tài)終結(jié)?！?/p>

　　但這3位科學(xué)家也給世人留下了一個(gè)難題：為宇宙膨脹提供動力的“宇宙燃料”究竟是什么？德國航空航天中心空間管理局eROSITA項(xiàng)目經(jīng)理托馬 斯?摩尼克說：“迄今未曾有人能夠回答這個(gè)問題，而且這種催化劑的成分未知，因此，它被簡稱為暗能量?，F(xiàn)在，eROSITA將試圖追蹤造成這種加速的‘幕 后黑手’。”

　　星系團(tuán)——暗能量的關(guān)鍵

　　目前，我們其實(shí)對宇宙知之甚少。質(zhì)子和中子等普通物質(zhì)僅占宇宙總質(zhì)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(gè)謎。 科學(xué)家們現(xiàn)在推測，其中26%是暗物質(zhì)，另外70%是暗能量。

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

　　摩尼克解釋道：“星系團(tuán)由數(shù)千個(gè)星系組成，這些星系在一個(gè)共同的引力場內(nèi)以不同的速度運(yùn)動。在引力場內(nèi)部，薄而熾熱的熱氣滲透進(jìn)星系團(tuán)內(nèi)，熱氣 會發(fā)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 星系團(tuán)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(yùn)動能告訴我們更多關(guān)于暗能量的信息?！?/p>

　　提供迄今最全宇宙熱物體目錄

　　科學(xué)家們不僅對星系團(tuán)的運(yùn)動模式感興趣，他們還想計(jì)算并繪制出這些結(jié)構(gòu)的圖譜。eROSITA的X射線“眼睛”應(yīng)該可以捕獲多達(dá)1萬個(gè)這樣的星系團(tuán)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出此前觀測的數(shù)量。此外，它還將觀察和識別其他熱現(xiàn)象，如活躍的星系核、超新星遺跡、X射線雙星和中子星等。

　　eROSITA包含兩個(gè)核心部件：光學(xué)器件和相關(guān)探測器。光學(xué)器件由7個(gè)并行排列的鏡子組成，每個(gè)鏡子的直徑為36厘米。鏡子收集高能光子并將它們聚焦到CCD X射線攝像機(jī)上，這些攝像機(jī)是eROSITA的第二個(gè)核心組件，也是同類產(chǎn)品中最好的。

　　eROSITA將每6個(gè)月對整個(gè)天空進(jìn)行一次掃描，并在4年內(nèi)創(chuàng)建一張深入而詳細(xì)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(xué)家們對宇宙結(jié)構(gòu)及其演化的認(rèn)知。