美国宇航局的WFIRST将研究黑暗能源,帮助揭示宇宙的命运[视频]

美国宇航局的广角红外巡天望远镜

艺术家展示美国宇航局的广场红外测量望远镜(WFIRST),将研究多种宇宙现象,包括黑能。信用:美国宇航局的戈达德太空飞行中心

科学家们发现,一种被称为“暗能量”的神秘压力约占宇宙总能量含量的68%,但到目前为止,我们对它知之甚少。探索暗能量的本质是主要原因之一美国国家航空航天局正在建造广角红外巡天望远镜(WFIRST.),它的测量将有助于解开暗能量之谜。对暗能量有了更好的了解,我们就能更好地了解宇宙过去和未来的演化。

不断扩大的宇宙

直到20世纪,大多数人都相信宇宙是静止的,在永恒中本质上保持不变。当爱因斯坦在1915年提出他的广义相对论,描述万有引力如何穿越时空结构时,他困惑地发现,这个理论表明宇宙要么膨胀,要么收缩。他做了一些改变,以保持一个静态的宇宙,添加了一些他称之为“宇宙常数”的东西,尽管没有证据表明它确实存在。人们认为这种神秘的力量可以抵消重力,将所有东西固定在合适的位置。

然而,当20世纪20年代即将结束时,天文学家乔治·勒梅特尔和埃德温·哈勃都有了惊人的发现:除了极少数例外,星系正在彼此远离。宇宙远不是静止的——它正在向外膨胀。因此,如果我们想象一下这种膨胀,一定有一段时间,宇宙中的所有东西都是近乎不可思议的热并且紧密地聚集在一起。

科学家们发现,一种被称为“暗能量”的神秘压力约占宇宙总能量含量的68%,但到目前为止,我们对它知之甚少。探索暗能量的本质是美国宇航局建造广域红外巡天望远镜(WFIRST)的主要原因之一,这个太空望远镜的测量将有助于阐明暗能量之谜。对暗能量有了更好的了解,我们就能更好地了解宇宙过去和未来的演化。

宇宙的末端:火或冰?

大爆炸理论描述了来自这种初始过度的宇宙的扩展和演变。科学家理论大中的重力最终会慢慢缓慢,也可能完全逆转这种扩张。如果宇宙在其中有足够的物质,重力会克服扩张,宇宙会崩溃在火热的“大嘎嘎”中。

否则,膨胀将永远不会结束——星系会越来越远,直到它们越过可观测宇宙的边缘。我们遥远的后代可能不知道其他星系的存在,因为它们太遥远了,我们看不见。随着宇宙逐渐褪去冰冷的黑色,现代天文学的大部分内容可能有一天会沦为传说。

宇宙不仅在膨胀,它还在加速

天文学家通过使用地面望远镜研究相对较近的超新星爆炸来测量膨胀速度。这个谜团在1998年升级哈勃太空望远镜对更遥远的超新星的观测有助于表明,过去的宇宙实际上比现在膨胀得更慢。宇宙的膨胀并没有像每个人所想的那样因为重力而减慢。这是加快。

快进到今天。虽然我们仍然不知道到底是什么导致了这种加速,但它已经有了一个名字——暗能量。这种神秘的压力之所以长期未被发现,是因为它太弱了,以至于重力在人类、行星甚至银河系的规模上都超过了它。当你阅读时,它就在你的房间里,在你的身体里,但重力抵消了它,所以你不会飞离座位。只有在星系间尺度上,暗能量才会变得引人注目,就像一种微弱的对引力的反作用力。

什么是暗能量?

到底是什么黑能量?更多是未知的未知,但理论家正在追逐几个可能的解释。宇宙加速可能是由一个新的能量成分引起的,这需要对爱因斯坦的重力理论进行一些调整 - 也许是宇宙常数,爱因斯坦称他最大的错误是真实的。

或者,爱因斯坦的引力理论可能在宇宙尺度上崩溃。如果是这样的话,这个理论将需要被一个新的理论所取代,它将包含我们已经观察到的宇宙加速。理论家们仍然不知道正确的解释是什么,但WFIRST将帮助我们找到答案。

Wfirst将照亮黑暗能量

之前的任务已经收集了一些线索,但到目前为止,他们还没有得出强烈支持其中一种解释的结果。WFIRST具有与哈勃望远镜相同的分辨率,但视野是哈勃望远镜的100倍,它将生成从未见过的宇宙大图片。新的任务将通过绘制宇宙中物质的结构和分布,以及测量大量遥远的超新星,以其他望远镜无法做到的方式推进暗能量之谜的探索。这些结果将表明暗能量如何在整个宇宙中发挥作用,以及它是否以及如何在宇宙历史中发生了变化。

特派团将使用三种测量方法来搜索对黑能的解释。高纬度光谱测量将使用“标准标尺”技术测量数百万星系的准确距离和位置。测量星系的分布如何随着距离而变化,会让我们成为窗户进入黑暗能量的演变。这项研究将在大爆炸之后与声波的回声连接星系的距离,并将爱因斯坦在宇宙时代的老年人的重心理论。

高纬度成像调查将测量众多星系和星系团的形状和距离。大质量物体的巨大引力扭曲了时空,导致更远的星系出现扭曲。通过观察扭曲的程度,科学家们可以推断出宇宙中质量的分布。这包括我们可以直接看到的所有物质,如行星和恒星,以及暗物质——另一个黑暗的宇宙之谜,只有通过其对正常物质的引力效应才能看到。这项调查将提供一种独立的测量方法来测量宇宙中大规模结构的增长,以及暗能量是如何影响宇宙的。

WFIRST还将在发现加速膨胀的观测结果的基础上,对一种类型的爆炸恒星进行调查。Ia型超新星发生在a白矮星明星爆炸。IA型Supernovae通常在其峰值处具有相同的绝对亮度,使其成为所谓的“标准蜡烛”。这意味着天文学家可以确定他们是多么远,看到他们从地球看起来多么亮相 - 而且它们所出现的级别越远。天文学家还将研究来自超新星的特定波长,以了解垂死的恒星远离我们的快速。通过将距离与亮度测量相结合,科学家们会看到暗能量随着时间的推移如何发展,提供与两个高纬度调查的交叉检查。

“WFIRST任务独特地结合了这三种方法。这将导致一个非常强大和丰富的解释暗能量的影响,将使我们能够作出一个明确的声明关于暗能量的本质,“奥利维尔•多尔说,科学家在帕萨迪纳市的美国宇航局喷气推进实验室,加州和领导者的团队计划第一个与WFIRST两种调查方法。

发现暗能量如何影响宇宙的宇宙的扩张,将阐明它如何影响未来的扩张。如果继续加速宇宙的扩张,我们可能注定要经历“大裂纹”。在这种情况下,黑暗能量最终会因基本力量而占主导地位,导致目前在一起约束的一切 - 星系,行星,人民 - 分崩离析。探索黑暗能源将使我们能够调查,并且可能是预见的宇宙的命运。

1条评论在“美国宇航局的WFIRST将研究黑暗能源,帮助揭开宇宙的命运[视频]”

  1. Vishwajeet Suryawanshi.|2019年12月26日上午7:04|回复

    由于暗能量而扩大宇宙......

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