这三大项目能否揭开暗能量的神秘面纱?
据外媒报道,据科学家们测算,暗能量占据了宇宙总质量的三分之二,由于E=mc2,所以,其也占宇宙总能量的三分之二。因此,如果人们不能理解暗能量,就无法真正理解我们身处的宇宙。
暗能量充斥于远离星系的宇宙深空之中,具有单纯磁性斥力而导致宇宙加速膨胀;实际上人们都"浸泡"在这样一个暗能量的海洋里。
下面是为媒体所知的全球三大暗能量研究项目:
1.“暗能量调查”项目
该项目最终目标是追踪10万个星系团的大小和形状随时间如何发生变化,从而为科学家们提供重力和暗能量之间如何角力的详情。
新实验中最先进的设备是重达5吨、分辨率高达570兆(百万)像素的暗能量照相机,其去年被科学家们安放在位于智利托洛洛山的美国洲际天文台。托洛洛山海拔2200米,是一座既与纵贯南美大陆的安第斯山脉相连又孤零零的山峰,山区一年四季天气晴朗,很少有云雾,每年约有300天可以观察天体,是世界上少有的观察天体的好地方。据信,这一照相机已经准备好开始工作,每晚可为天空拍摄400张10亿字节的图像,5年时间总共将拍摄525个晚上。
这一照相马拉松活动是“暗能量调查(DES)”项目的一部分,这一项目由美国芝加哥大学的乔舒亚·弗里曼领导。弗里曼计划对天空八分之一的范围进行扫描,对10万个星系团进行调查,测量这些星系团内的3亿个星系与地球的距离。
DES项目的最终目标是追踪星系团的大小和形状随时间如何发生变化,从而为科学家们提供重力和暗能量之间如何角力的详情。重力会让宇宙的膨胀减速,导致星系团变得更加紧密;而暗能量则会让宇宙的膨胀加速,导致星系团分崩离析。因此,星系团收缩或膨胀的速度就彰显了重力和暗能量之间的相对强度。
弗里曼和同事无法跟踪给定星系团内发生的变化,因为他们看到的仅仅是历史某一瞬间发生的情况,但是,通过查看不同时期多个星系团之间的差异就可以让他们获得更多信息。
以前的观察已经表明,在宇宙长达137亿年的生命中,有一大半时间里,重力占据了主动,但在大约60亿年前,暗能量开始掌权。DES项目尤其希望能对这一过渡时期进行研究,他们的想法是通过研究大约100亿光年远的星系团这一简单的办法来获得100亿年前宇宙的情况。
2.SuMIRe研究项目
这个个新实验是由日本东京大学科维理宇宙物理学与数学研究所的理论物理学家村山齐(音译)领导的“图像和红移的斯巴鲁测量(SuMIRe)”,这一项目在美国夏威夷进行。它将于明年开始收集数据,其数据收集方式与DES类似,但其方法更好。
尽管这一项目只对宇宙十分之一而非八分之一的范围进行扫描,但其能看得更远:远至130亿光年而非100亿光年。另外,与DES项目相比,SuMIRe项目的装备也更精良,尤其是其拥有一个能对红移进行调查和分析的积分光谱仪。
红移是宇宙学家们获得信息最重要的渠道之一,红移会告诉科学家们星系与我们的距离。红移由多普勒效应造成,由于多普勒效应,从离开我们而去的恒星发出的光线光谱会向红光光谱方向移动。美国天文学家埃德温·哈勃于1929年确认,遥远的星系均远离我们地球所在的银河系而去,同时,它们的红移随着它们的距离增大而成正比地增加。这一普遍规律称为哈勃定律,它成为星系退行速度及其和地球的距离之间的相关基础。这就是说,一个天体发射的光所显示的红移越大,该天体的距离越远,它的退行速度也越大。DES项目缺乏光谱仪,因此,其必须依靠其他望远镜来测量红移。拥有积分光谱仪是SuMIRe项目的一个巨大优势。
3.ACTPol研究项目
这个项目主要研究宇宙微波背景发出的微波。据理论推算,虽然宇宙“大爆炸”约40万年后宇宙中的光与物质开始出现分离,但其偏振依然在微波背景辐射中得到保存。这一偏振是古老的光线与宇宙最初诞生的物质最后接触的“印记”,探测它可以为研究宇宙早期状况提供重要“指南”。
ACTPol项目也将在智利的托洛洛山山顶进行,实验已于去年7月19日开始,目的是查找宇宙微波辐射的偏振。
如果这三大实验能够成功,而且研究结论能相互印证的话,那么,这预示着我们朝着理解宇宙如何从一个比电子还小的物体扩展为现在我们所看到的一个无限大的物体更近了一步。
其实在我们国家也有一个神秘的地方在秘密的研究暗物质暗能量,那就是于2010年12月投用的“中国锦屏地下实验室”。“中国锦屏地下实验室”对许多欧美研究人员来说,中国地下实验室的条件犹如天堂。而中国也正在吸引世界名列前茅的学者前往四川开展科研。目前尚不知这个实验室里的科学家们是怎样研究暗能量的。
相信人类一旦破译了暗能量那将是史无前例的巨大的进步,到时,人类将可以利用到处存在且无限的绿色能源,可以进行遥远的星际旅行,甚至整个文明将向更高级的能源文明进化。(部分图片来自:lvdo.com.cn)
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关于暗物质的电脑模拟图 |
暗能量充斥于远离星系的宇宙深空之中,具有单纯磁性斥力而导致宇宙加速膨胀;实际上人们都"浸泡"在这样一个暗能量的海洋里。
下面是为媒体所知的全球三大暗能量研究项目:
1.“暗能量调查”项目
该项目最终目标是追踪10万个星系团的大小和形状随时间如何发生变化,从而为科学家们提供重力和暗能量之间如何角力的详情。
新实验中最先进的设备是重达5吨、分辨率高达570兆(百万)像素的暗能量照相机,其去年被科学家们安放在位于智利托洛洛山的美国洲际天文台。托洛洛山海拔2200米,是一座既与纵贯南美大陆的安第斯山脉相连又孤零零的山峰,山区一年四季天气晴朗,很少有云雾,每年约有300天可以观察天体,是世界上少有的观察天体的好地方。据信,这一照相机已经准备好开始工作,每晚可为天空拍摄400张10亿字节的图像,5年时间总共将拍摄525个晚上。
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暗能量照相机外观 |
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暗能量照相机内部 |
这一照相马拉松活动是“暗能量调查(DES)”项目的一部分,这一项目由美国芝加哥大学的乔舒亚·弗里曼领导。弗里曼计划对天空八分之一的范围进行扫描,对10万个星系团进行调查,测量这些星系团内的3亿个星系与地球的距离。
DES项目的最终目标是追踪星系团的大小和形状随时间如何发生变化,从而为科学家们提供重力和暗能量之间如何角力的详情。重力会让宇宙的膨胀减速,导致星系团变得更加紧密;而暗能量则会让宇宙的膨胀加速,导致星系团分崩离析。因此,星系团收缩或膨胀的速度就彰显了重力和暗能量之间的相对强度。
弗里曼和同事无法跟踪给定星系团内发生的变化,因为他们看到的仅仅是历史某一瞬间发生的情况,但是,通过查看不同时期多个星系团之间的差异就可以让他们获得更多信息。
以前的观察已经表明,在宇宙长达137亿年的生命中,有一大半时间里,重力占据了主动,但在大约60亿年前,暗能量开始掌权。DES项目尤其希望能对这一过渡时期进行研究,他们的想法是通过研究大约100亿光年远的星系团这一简单的办法来获得100亿年前宇宙的情况。
2.SuMIRe研究项目
这个个新实验是由日本东京大学科维理宇宙物理学与数学研究所的理论物理学家村山齐(音译)领导的“图像和红移的斯巴鲁测量(SuMIRe)”,这一项目在美国夏威夷进行。它将于明年开始收集数据,其数据收集方式与DES类似,但其方法更好。
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村山齐(音译)领导的“图像和红移的斯巴鲁测量(SuMIRe) |
尽管这一项目只对宇宙十分之一而非八分之一的范围进行扫描,但其能看得更远:远至130亿光年而非100亿光年。另外,与DES项目相比,SuMIRe项目的装备也更精良,尤其是其拥有一个能对红移进行调查和分析的积分光谱仪。
红移是宇宙学家们获得信息最重要的渠道之一,红移会告诉科学家们星系与我们的距离。红移由多普勒效应造成,由于多普勒效应,从离开我们而去的恒星发出的光线光谱会向红光光谱方向移动。美国天文学家埃德温·哈勃于1929年确认,遥远的星系均远离我们地球所在的银河系而去,同时,它们的红移随着它们的距离增大而成正比地增加。这一普遍规律称为哈勃定律,它成为星系退行速度及其和地球的距离之间的相关基础。这就是说,一个天体发射的光所显示的红移越大,该天体的距离越远,它的退行速度也越大。DES项目缺乏光谱仪,因此,其必须依靠其他望远镜来测量红移。拥有积分光谱仪是SuMIRe项目的一个巨大优势。
3.ACTPol研究项目
这个项目主要研究宇宙微波背景发出的微波。据理论推算,虽然宇宙“大爆炸”约40万年后宇宙中的光与物质开始出现分离,但其偏振依然在微波背景辐射中得到保存。这一偏振是古老的光线与宇宙最初诞生的物质最后接触的“印记”,探测它可以为研究宇宙早期状况提供重要“指南”。
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宇宙微波背景辐射 |
ACTPol项目也将在智利的托洛洛山山顶进行,实验已于去年7月19日开始,目的是查找宇宙微波辐射的偏振。
如果这三大实验能够成功,而且研究结论能相互印证的话,那么,这预示着我们朝着理解宇宙如何从一个比电子还小的物体扩展为现在我们所看到的一个无限大的物体更近了一步。
其实在我们国家也有一个神秘的地方在秘密的研究暗物质暗能量,那就是于2010年12月投用的“中国锦屏地下实验室”。“中国锦屏地下实验室”对许多欧美研究人员来说,中国地下实验室的条件犹如天堂。而中国也正在吸引世界名列前茅的学者前往四川开展科研。目前尚不知这个实验室里的科学家们是怎样研究暗能量的。
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锦屏地下实验室全景 |
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锦屏地下实验室全景 |
相信人类一旦破译了暗能量那将是史无前例的巨大的进步,到时,人类将可以利用到处存在且无限的绿色能源,可以进行遥远的星际旅行,甚至整个文明将向更高级的能源文明进化。(部分图片来自:lvdo.com.cn)
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