欧几里得太空望远镜发射升空 开启对暗宇宙前所未有的研究——《华尔街日报》

在一项前所未有的任务中，欧洲发射了首台专门用于研究神秘暗宇宙的太空望远镜，探索这个相对未知的宇宙部分如何有朝一日决定其命运。

宇宙中仅有5%是由我们可见的物质构成。如今，欧洲航天局的欧几里得任务将帮助探测其余部分——科学家称之为暗物质（维系宇宙的粘合剂）和暗能量（导致宇宙加速膨胀的推手）。这两者都无法通过传统望远镜和天文学手段观测到。

以古代几何学家命名的欧几里得太空望远镜，于当地时间周六上午11点后搭乘SpaceX猎鹰9号火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射升空（发射视频）。这项耗资约14亿美元的任务得到了美国宇航局的支持，是由欧几里得联盟（汇集全球2000多名科学家）历经近二十年规划、开发和工程建设的巅峰之作。

美国宇航局喷气推进实验室观测宇宙学家、欧几里得任务美国科学负责人杰森·罗德斯表示：“这是第一台真正为研究暗能量和暗物质而设计的太空望远镜。宇宙中这95%不可见的部分我们知之甚少，这实在令人惊叹。”

发射后一小时内，欧几里得号预计将与火箭分离，地面任务控制中心应能接收到其信号。这艘2吨重的航天器随后将开启为期30天的旅程，前往距地球100万英里的轨道位置，在那里运行约六年时间，与NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜一同观测遥远宇宙。

与体积更大的韦伯望远镜不同，这台新望远镜并非设计用于深度观测单个宇宙结构，而是旨在一次性扫描广阔天区。欧几里得号的任务是利用人类送入太空的最大相机之一，绘制覆盖三分之一天空的立体地图，囊括远至100亿光年的数十亿个星系。

“它们各自在专业领域都是顶尖水平，“罗兹如此评价这两台太空望远镜，并补充说未来它们可能协同工作。

“由于欧几里得号观测范围极广，它能发现非常罕见的天体，“他解释道，“然后可以将这些信息转交给韦伯望远镜说：‘韦伯，你能详细研究这些目标吗？’”

据工程师兼欧几里得项目经理朱塞佩·拉卡介绍，在为期一个月的航程中，任务科学家将对航天器进行全面调试，启动所有仪器并拍摄首批测试图像。抵达最终轨道后，还需进行两个月测试以确保望远镜完成校准，其可见光与近红外相机达到预期性能，预计今年秋季正式开展科学观测。

尽管暗物质构成了宇宙的大部分质量，它仍是天体物理学最大的谜团之一，难以被直接研究。由于既不发光也不吸收光，暗物质只能通过观测其对太空其他物体的引力作用间接探测。罗兹表示，这正是欧几里得太空望远镜将要观测的巨量星系发挥作用之处。

当欧几里得观测遥远星系的位置和形状时，来自该宇宙结构的光线会因途经的暗物质产生微妙偏折，科学家便能记录这种偏差。

“这能揭示介于其间的暗物质信息，“罗兹解释道。

美国宇航局喷气推进实验室宇宙学家阿丽娜·基斯林表示，通过这种方式对数以十亿计的星系进行分析，将帮助科学家"以前所未有的精度"测算宇宙中暗物质的数量与分布。

通过研究暗物质分布，科学家能更清晰了解宇宙膨胀速率的历史变化，从而更深入理解暗能量的影响。

工程师协助准备将欧洲航天局欧几里得太空望远镜封装至SpaceX猎鹰9号火箭。图片来源：SpaceX"欧几里得将揭示宇宙膨胀加速是否符合我们现有模型的特定预测，抑或存在变化——这对理解终极宇宙命运具有重要启示，“基斯林补充道。

目前，宇宙学家认为，在暗能量不断增强的影响下，这种膨胀将继续加速，宇宙中的星系将越来越远，直到"数十亿年后一切都会孤独地消亡”，她说。“但如果暗能量比我们想象的更强一些，那么它实际上可能会开始撕裂星系本身，撕裂恒星和行星，甚至撕裂原子。”

欧几里得任务并非一帆风顺。拉卡说，去年俄罗斯入侵乌克兰后，欧洲航天局与俄罗斯航天局断绝了合作关系，这项任务遇到了障碍。该望远镜原本计划由俄罗斯联盟号火箭发射，航天局不得不寻找替代的运载火箭。

“这完全不清楚该任务是否与猎鹰9号兼容，“拉卡说，并补充说，通常一项任务会提前至少三年评估运载火箭。

这项耗资约14亿美元的任务由美国宇航局参与，是欧几里得联盟近二十年规划、开发和工程的结晶。照片：SYSPEO/SIPA/Shutterstock在发射前，罗德斯说他并不太紧张，考虑到SpaceX猎鹰9号的成功发射历史。他更感兴趣的是，一旦欧几里得开始向欧洲和美国九个数据中心的科学家传回大量图像后会发生什么。

据伦敦大学学院天体物理学家托马斯·基钦介绍，欧几里得号的光学相机——该设备将在六年任务期间拍摄超过50万张图像——将具备约6亿像素的分辨率。这意味着其生成的图像尺寸约为当前最高分辨率苹果iPhone所拍图像的12倍。

“我们最终将获得PB级别的图像数据，“担任本次任务科学协调员之一的基钦表示（1PB等于100万GB）。他补充说，对这些图像信息进行压缩和汇总需要大量数据分析工作，若没有机器学习和人工智能的辅助将难以实现。

“真正让我夜不能寐的是我们该如何处理所有这些数据，“罗德斯坦言。

联系作者艾琳·伍德沃德请致信[email protected]

本文发表于2023年7月3日印刷版，标题为《发射空间望远镜探索暗宇宙》