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超级新望远镜首次亮相

2019-10-29 11:33:13来源:

就像我们某些年龄的人一样,宇宙正在变得越来越大。这并不令人惊讶-科学家自1927年以来就知道这一点,当时比利时牧师GeorgesLemaître发表了一篇论文,提出了现在称为“大爆炸”的理论。大爆炸说宇宙曾经更小,更热,并且在过去140亿年里一直在膨胀和冷却。而且,鉴于宇宙是由物质组成的,并且物质会施加引力,因此这种膨胀被认为随着年代的增长而逐渐减慢。

这个相对简单的想法直到1998年才成为最新技术,当时对宇宙膨胀历史的测量表明,大约在五十亿年前,宇宙的膨胀开始加速。为了解释这一令人困惑的发现,天文学家提出了一种称为暗能量的排斥形式的引力。在首次观测之后的二十多年里,暗能量仍然是神秘的,科学家们建造了一系列精密的望远镜来帮助他们理解它,包括在天文武库中的最新贡献:暗能量光谱仪(DESI)。

DESI是一种旨在测量遥远星系光谱的仪器。它连接到Mayall望远镜以收集光,该设施位于亚利桑那州图森西南约五十英里的基特峰国家天文台。望远镜的主镜宽四米(13英尺),于1973年投入使用。

在五年的过程中,DESI将反复调查分布在三分之一天空中的3500万个星系和240万个类星体的光谱。它将能够回顾110亿年前的过去以及非常遥远的物体。

大爆炸理论对银河系的速度如何随着距地球的距离而变化做出定性预测。星系离地球越远,它们离开我们的速度就越快。由于物体的颜色似乎随其速度而变化,因此,通过研究星系的光谱并查看光谱与附近星系的光谱差异,天文学家可以确定星系与地球的距离。但这只是一个估计,DESI仪器将改善这种情况,在几乎整个宇宙历史上以前所未有的精度映射宇宙。

DESI测量的关键组成部分涉及所谓的重子声振荡或BAO。BAO是在宇宙小于380,000年时建立的。在那个早期,宇宙充满了热等离子体,这有点像超热气体。就像声波使空气振动一样,早期的等离子体也容纳了声波。这些声波在宇宙上留下了自己的印记,其中有些区域密度稍高,而其他区域密度较小。随着宇宙的冷却和膨胀,压力密度的这些细微变化演变成影响星系在当前宇宙中如何聚集的分布。BAO意味着星系每5亿光年略有聚集的趋势。从而,

天文学家也可以使用BAO来测试重力。从某种意义上说,BAO本质上是宇宙中的气泡,直径约为5亿光年。科学家可以测量气泡离开我们的平均速度,但是每个星系与平均值之间的偏差也很小。这就像比较大群鸟的个体运动一样。通过这些微小的变化,研究人员将能够看到引力定律是否以与在太阳系中相同的方式在非常大的范围内起作用。这些研究将是对爱因斯坦广义相对论的重要检验。

DESI即将成为运营机构。今年10月22日,天文学家将DESI对准了天空,他们观察到了他们的第一套星系。DESI由机器人定位器组成,可以同时观测5,000个星系。在每组测量之后,定位器将查看另一组星系。在理想的观看条件下,DESI可以每二十分钟进行一次新的测量。

DESI将在2020年初投入运营,并将运行5年。将DESI数据与其他测量结果结合起来,天文学家将能够确定诸如被称为暗能量的引力的排斥形式是否恒定,或者它是否随时间变化。这对宇宙的未来发展具有深远的影响。实际上,像DESI所做的那样的测量将告诉我们宇宙将如何生存并最终死亡。

DESI是一款出色的乐器,它刚刚迈出了第一步。几个月后,当认真开始观察时,研究人员将在我们千年历史的探索宇宙中开启新的篇章。看到他们学​​到的东西会很着迷。

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