魯賓天文臺可以解開黑暗宇宙的秘密

2025-11-23 19:48:23 分類：探索 閱讀(97)

一幅由暗物質和暗能量組成的網絡中星系的插圖顯示了引力透鏡的影響，藍綠色表示星系的天文臺真實位置和形狀，白色表示移動的解開武漢高端外圍私人訂制vx《192-1819-1410》提供外圍女上門服務快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達“透鏡”形狀和位置。(圖片鳴謝:uux.cn/Rubin OBS/noir lab/NSF/AURA/j . Pinto)
（神秘的黑暗地球uux.cn）據美國太空網（羅伯特·李）：一個開創性的新天文臺將構建有史以來最精確的宇宙地圖，在此過程中，宇宙它可能會解決兩個最緊迫的魯賓科學之謎:暗能量和暗物質的性質。總的天文臺來說，這些成分構成了所謂的解開黑暗宇宙。
Vera C. Rubin天文臺目前正在智利Cerro Pachón山的黑暗El Peón峰上開發，計劃于2025年開始運營。宇宙屆時，魯賓魯賓將進行空間和時間的天文臺遺產調查(LSST)，在10年內每隔幾個晚上觀察整個可見的解開南方天空。它將在每個夜晚捕捉多達1000張天空圖像，黑暗武漢高端外圍私人訂制vx《192-1819-1410》提供外圍女上門服務快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達讓科學家們對宇宙有一個令人興奮的宇宙新看法，并深入了解它是如何演變的。
當它這樣做時，魯賓的寬視野將揭示暗物質如何扭曲遙遠星系的圖像，這將使科學家更好地繪制神秘物質的地圖。而且，由于這個大規模的宇宙網絡似乎將星系拉在一起，而暗能量則將其推開，這可能會揭示這種宇宙“拔河”的細節，從而揭示暗能量和暗物質如何交織在一起形成宇宙。
“有了魯賓，我們將擁有一切，”魯賓運籌學專家安德烈斯·亞歷杭德羅·普拉扎斯·馬拉貢(Andrés Alejandro Plazas Malagón)在一份聲明中表示。“我們將測量比現在更多的星系的屬性，這將為我們提供統計能力，利用弱透鏡來繪制暗物質的分布，并研究暗能量如何隨時間演變。”
魯賓是如何揭示黑暗宇宙的
暗物質和暗能量對研究人員的研究具有挑戰性，因為即使它們占宇宙總能量和物質含量的95%(暗物質代表27%，暗能量代表68%)，但它們對我們來說本質上是不可見的。這意味著構成恒星、行星和我們周圍日常事物(包括我們的身體)的物質只占宇宙內容的5%。
暗物質看不見的原因是它不與光相互作用。因此，只能通過它對光和我們實際能看到的“普通”物質的引力效應來推斷。事實上，這些引力效應實際上有助于在星系旋轉時將它們的內容保持在一起，這是美國天文學家維拉·c·魯賓的發現，她以自己的名字命名了這個革命性的新天文臺。雖然暗物質在內部將星系聚集在一起，但這些星系本身也聚集在一起，這意味著物質在更大的范圍內擴散，保持我們宇宙的結構強大。
暗能量也在更大的尺度上發揮作用，加速宇宙的膨脹——在與時空結構相互作用的同時，越來越快地推動星系分離。

黃昏時分出現在智利塞羅巴洪的埃爾佩尼翁峰上的維拉c魯賓天文臺。(圖片鳴謝:uux.cn/Rubin OBS/noir lab/NSF/AURA/j . Pinto)
“你可以認為暗物質試圖建立宇宙結構，而暗能量實際上試圖稀釋它們，并將它們分開，”Plazas Malagón說。
宇宙常數描述了暗能量的活動，但這被一些科學家描述為“物理學歷史上最糟糕的理論預測”，這種說法也并不夸張。量子場論預測的宇宙常數的理論值，考慮了宇宙中的所有粒子，比天文學家觀測宇宙測得的值大120個數量級。
這相當于測量一袋糖，發現它重1磅，而你對單粒糖的計數預測它應該重10^120磅(1后面跟著120個零)。
魯賓可以幫助確定宇宙常數的精確值，他可以利用一種叫做引力透鏡的現象更好地繪制不可見的、跨越宇宙的暗物質宇宙網絡，這種現象由阿爾伯特·愛因斯坦在1915年的廣義相對論中首次預測。
廣義相對論認為有質量的物體對宇宙結構有“扭曲”效應。質量越大，扭曲越嚴重。從時空的扭曲中，重力的概念產生了。

一幅插圖顯示了光線在穿過暗物質的宇宙網絡時被引力透鏡彎曲。(圖片鳴謝:uux.cn/Rubin OBS/noir lab/NSF/AURA/j . Pinto)
當光通過時空中的一個扭曲或“凹痕”時，它的路徑就會彎曲。這意味著，當一個質量很大的物體位于地球和遠處光源之間時，來自背景光源的光可以繞過介入物體，根據它們掠過介入物體本身的距離，這些光會彎曲到不同的極端。有時候，那些路徑導致光的來源從我們地球上的有利位置看起來被放大了。這種現象被稱為“引力透鏡”
暗物質也有質量；因此，盡管物質的神秘形式本身并不與光相互作用，它也參與了光的彎曲。這種效應已經被用來確定大多數星系都被一個暗物質環所包圍。
在被稱為“強透鏡”的極端情況下，彎曲時空的效應會導致物體在同一張圖像中出現多次，或者導致背景物體出現模糊或扭曲。這可以放大光線，讓遠處模糊的物體清晰可見。然而，還有更微妙的引力透鏡現象，稱為“弱透鏡”，它們本身就很有用。
斯坦福大學博士候選人西奧·舒特在聲明中說:“如果強透鏡就像透過酒杯底部觀看，那么弱透鏡就像透過一扇巨大的、非常微妙扭曲的窗戶觀看。”
弱透鏡效應不僅會出現在大質量物體(如星系或星團)產生的強透鏡效應的邊緣，還會出現在被認為彌漫宇宙的大規模暗物質宇宙網中。這導致了遙遠星系的細微扭曲，這種扭曲通常太輕微了，以至于它們自己看不到，但是當考慮到同時對幾個星系的累積扭曲效應時，這種扭曲是可以計算的。
這最終意味著，要看到宇宙暗物質網絡導致的弱透鏡效應，需要一個龐大的星系數據集和整個天空的集體扭曲視圖。
這就是魯賓的用武之地。
憑借其8.4米望遠鏡提供的巨大視野，配有世界上最大的數碼相機，該天文臺將能夠可視化大片天空，并收集數十億個星系及其形狀的數據。事實上，魯賓可能如此強大，以至于它有可能提出證據，證明暗物質和暗能量根本不是宇宙的正確成分——而且可能需要一個修正的引力理論來解釋我們周圍看到的宇宙。
“暗能量是一個符合愛因斯坦廣義相對論中公認的引力理論的概念，但魯賓和LSST也將允許我們探索它的替代物，這也令人難以置信地興奮，”Plazas Malagón總結道。