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宇宙探秘:暗能量光谱仪问世

科学 | 感谢投递 2021-07-16 502

今年5月,大型国际科学合作项目建造的暗能量光谱仪正式启用,暗能量光谱仪试图通过捕获和研究来自宇宙中数千万个星系和其他遥远物体的光,创建迄今最精细的星系三维图谱,以揭示暗能量的奥秘,加深我们对宇宙的理解。

与此前的巡天仪器相比,暗能量光谱仪测量的星系光谱比以往多10倍左右,而且可以收集到110亿年前天体发出的光。在暗能量光谱仪的宇宙调查项目正式开始之前,科研人员使用暗能量光谱仪进行了为期四个月的试运行,捕获了400万个星系的光谱,超过以往所有光谱调查的总和。

什么是暗能量?

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。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,但是支撑着宇宙继续膨胀的驱动力到底来源于何方?针对这一问题,科学家提出了暗能量的概念。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。

暗能量光谱仪即将开启宇宙探险之旅

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。启用后,它将协助科学家拼装宇宙三维地图,该地图将揭示暗能量这一宇宙加速膨胀背后的神秘物理学现象。

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、以及上百万个星体所发射的光线,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,从而可为探索宇宙中的暗能量、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。

暗能量光谱仪拥有5000个机器人

目前,暗能量光谱仪建在美国亚利桑那州基特峰天文台上,其核心是5000个独立的铅笔大小的机器人,每个机器人控制一个光纤眼,它们协同工作,捕捉光波。在此后的观测工作中,它们将发挥举足轻重的作用。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。

随着仪器改造后机器人的加入,使得自动化水平大幅提升,通过暗能量光谱仪,大约2分钟左右即可寻找到一个星系新目标,每个晚上可以拍摄数千张星系的曝光快照。

人类自从诞生之后,就对头顶上的浩瀚星空产生强烈的好奇心和探索的欲望,相信暗能量光谱仪的投入运行,将会为我们展现出之前根本想不到的神秘画卷,这对于我们深入探讨宇宙形成和发展各阶段的相应理论和规律,将发挥着十分重要的作用。


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