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宇宙学发现的新纪元:NASA罗曼望远镜将揭开暗能量和暗物质的秘密

时间:2021-11-14 08:56:10   来源:网络  

  当它在2027年开始工作时,罗马太空望远镜将产生现有望远镜无法实现的结果。它的影响将通过与维拉·库珀·鲁宾天文台等其他新设施的合作得到进一步加强。维拉·C·鲁宾天文台(维拉·C·鲁宾)是一台新的广角望远镜,目前正在智利塞罗·帕肯的顶部建造。鲁宾天文台计划在2024年全面投入运行,其计划的10年调查将延伸到罗曼的5年主要任务
  “通过预测罗曼的科学回报,我们希望帮助科学界制定观测宇宙的最佳策略,”蒂姆·艾弗勒说,亚利桑那大学副教授。“我们急切地等待着任务传回的图像和数据,以帮助我们更好地了解宇宙中一些最大的奥秘。”
  该团队的结果在埃弗勒领导的两篇论文中进行了描述,并在10月份的《皇家天文学会月报》上发表。这项研究是一个由世界顶尖科学家组成的更广泛团队的一部分,该团队正准备分析罗曼的宇宙学数据;我们的研究之所以能够开展,是因为从理论家到观察家的所有专业知识都存在于这个更大的团队中
  罗马太空望远镜任务的多方面性质归因于其在巨大视野中结合了成像和光谱学,这使得两大宇宙学技术得以实现:星系团和弱引力透镜。第一项技术测量了数亿暗星系的确切位置。弱透镜测量星系图像如何被中间物质的引力扭曲。凭借其广阔而深刻的视野,Roman将使科学家能够研究宇宙的结构和演化,并以前所未有的方式探索宇宙加速的概念。了解宇宙如何演化到目前的状态,将为加速宇宙膨胀提供线索。除了弱透镜和星系团之外,罗曼还将以多种方式研究这一奥秘,包括探索天空中叫做Ia型超新星的特殊爆炸性恒星。该任务还将通过测量宇宙中最大结构星系团的质量和红移来探测宇宙加速度。这些结构的数量和大小取决于宇宙膨胀的速度如何变化。日本名古屋大学副教授、这些论文的合著者宫崎宏说:“使用几种不同的方法来研究宇宙加速背后的原因将有助于天文学家大大减少困扰膨胀测量的不确定性。每种方法都会交叉检查其他方法,这也是Roman能够提供极其准确结果的原因之一。“
  结合如此多的观测方法将使天文学家能够探索更多的奥秘,包括确定暗物质的数量——只有通过其引力效应才能探测到的不可见物质——以及跟踪形成早期宇宙大质量星系种子的黑洞的生长
  伊丽莎白·克劳斯,亚利桑那大学的助理教授和该论文的合著者说:“Roman是专门为解决诸如宇宙加速之类的难题而设计的,但它对宇宙的巨大视野将揭示一个数据宝库,也可能有助于解释其他难题。这项任务甚至可以帮助回答没有人想过要问的问题。
  罗曼并不是唯一一个设计用来探测宇宙加速度的天文台。在一篇论文中,研究小组探讨了罗曼如何使用另一台望远镜:鲁宾天文台。鲁宾天文台是以美国天文学家维拉·库珀·鲁宾的名字命名的。鲁宾表恒星系统主要由暗物质组成。鲁宾天文台将使用其8.4米(27.4英尺)的主镜对天空进行一次真正巨大的测量,在10年内覆盖约44%的天空“就波长而言,罗曼的观察将从鲁宾的观察结束时开始。罗曼计划观测一个较小的天空区域,但由于它位于地球大气层之上,所以它会看得更深,产生更清晰的图像,“eifler说
  目前,Roman的高纬度广域测量的观测策略将能够在大约一年内观测到大约5%的天空。然而,该团队展示了如何改变调查的设计可以产生令人信服的结果。例如,调查可以扩展到鲁宾将观察到的更多相同领域。或者,它可以使用一个宽泛的过滤器来观察星系,而不是使用四个独立的过滤器来成像,这样它可以在保持调查深度的同时更快地观察星系
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  克劳斯说:“考虑两个望远镜的观测结果,我们将得到的好处是令人兴奋的。罗曼将受益于鲁宾更大的观察范围,而鲁宾将受益于罗曼更好的图像质量带来的更深层次的观察。这些任务将大大增强彼此的实力。“
  Nancy grace Roman太空望远镜由位于马里兰州绿带的NASA戈达德太空飞行中心管理,NASA喷气推进实验室和南加州的加州理工学院/IPAC、巴尔的摩的太空望远镜科学研究所参与,以及由各研究机构的科学家组成的科学团队。主要的工业合作伙伴是科罗拉多州博尔德的玻尔航空航天和技术公司;L3哈里斯技术公司,佛罗里达州墨尔本;以及加利福尼亚州千橡树镇的Teledyne科学与成像公司。
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