你怎麼能看到看不見的東西呢？嗯，和“歐幾里得”在一起！這個是未來歐空局歐幾里得望遠鏡將繪製宇宙的結構圖，並讓我們看到和知道更多關於看不見的暗物質和暗能量知識。如果我們從未見過暗物質，甚至從未測量過它，為什麼我們要假設暗物質存在呢？我們正以每秒220公里的速度圍繞銀河系中心運行，但這是一個奇怪的速度，只是我們沒有注意到。
儘管如此，一些奇怪的事情正在發生：根據銀河系的恆星數量，銀河系邊緣的恆星速度應該要慢得多，但它們的運動速度和太陽一樣快。然而，這些恆星並沒有被拋出出銀河系，這是因為有什麼東西把它們“拉”在一起。基本上，只有一種解釋：有種看不見的物質，但它施加了額外的引力，一切都表明“暗物質”這種未知看不見的物質是存在的，只是我們仍然不知道它是什麼。我們所知道的是，暗物質不吸收光線，也不與之相互作用。
因此，從表面上看，暗物質是看不見的，如果這還不夠奇怪的話：從1998年開始，我們就知道宇宙在加速膨脹。要解釋這一點，宇宙需要一個更神秘的成分：“暗能量”，這個術語簡單地涵蓋了天文學家和物理學家目前正在研究的所有概念。因為我們有一些知識空白，這些空白不能用現有的觀測來填補。因此，唯一出路就是採取更好的測量方法，這就是歐幾里得望遠鏡的用武之地，這也是歐洲航天局計劃於2022年發射的衛星。
為什麼需要歐幾里得望遠鏡？
在距離地球150萬公里的地方，歐幾里得將繪製三分之一的天空地圖。所以我們可以回答這樣的問題：宇宙中的結構，是如何在引力的影響下形成？宇宙中所有的物質是如何分佈的？隨著時間的推移，這種情況是如何改變的？最後一個問題的答案，將使天文學家們能夠直接測試暗能量模型的，同時還將研究暗物質是如何扭曲空間的。宇宙就像一個裝滿硬幣的水缸。但這是如何運作的呢？
質量扭曲了周圍的空間和時間，即使看不見的暗物質，也可以測量這種影響。科學家們用了一個很有啟發性的比喻來解釋這一點，把它比作一個裝有硬幣的水箱，如果你輕敲那個容器，水會激起漣漪，使硬幣變形。拍幾張硬幣的照片，你會發現每次硬幣看起來都不一樣。假設你有很多硬幣，而且你知道它們本來是圓的，那麼你就可以計算出那個水箱裡有多少水，暗物質的情況和這完全一樣。
暗物質會導致背景中的星系輕微變形，天文學家可以用歐幾里得來測量這種變形，方法是對儘可能多的星系形狀進行平均。樣本數量當然是越多越好，某處暗物質越多，底層星系就越扭曲。這樣就可以確定暗物質在宇宙中的分佈，但首先，需要大量清晰的圖片，測量的星系越多，結果就越可靠。所以科學家談論的是大數據，不僅是因為數據量，還因為它的複雜性。
有史以來最大的天文學合作
哈勃望遠鏡在過去25年中收集的圖片數量，就是歐幾里得望遠鏡將在幾天內將收集的圖片數量。不僅數據量大，參與歐幾里得望遠鏡項目研究的天文學家數量也很多，這是世界上最大的天文團隊，約有1500名科學家、工程師和技術人員。然而，受益於歐幾里得的天文學家人數將會多得多：這些數據最終將被公開發布，並可用於各種目的，如發現最遠的類星體和識別附近星系中的大質量恆星等等。
一開始，這些數據將只對歐幾里德參與者開放，之後歐空局將發佈所謂的數據公開。為了讓人們對第一批結果有個概念，歐空局還會有一些快速發佈，而這些都將是非凡的。
博科園｜研究/來自：ESA/萊頓大學
博科園｜科學、科技、科研、科普
關注【博科園】看更多大美宇宙科學
閱讀更多 博科園 的文章
