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世界上最大的數碼相機 來了! 天文學革命?
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哈勃望遠鏡2008年發布的引力透鏡照片“阿貝爾2218”，這是壹個由數千個獨立星系組成的豐富星系團，位於北天龍座，距離地球約 20多億光年。圖/美國航空航天局（NASA）、歐洲航天局和哈勃望遠鏡官網
引力透鏡分為兩種：強引力透鏡與弱引力透鏡，贰者區別是引力引發的扭曲程度，強引力透鏡的扭曲效果更明顯，是理想的觀測對象，但極其罕見，需要星系團質量巨大。通過望遠鏡觀測到的更多是弱引力透鏡，即只有微小的扭曲，但對這類事件的分析難度要大得多，需要首先排除其他幹擾，時空並非不是“平坦”的，布滿星際空間的各種氣體也會讓很多星系看起來扁平或細長。
因此，僅測量壹個星系是遠遠不夠的，在識別上存在很大的不確定性，能有效排除幹擾的唯壹辦法就是大量的測量。據估算，魯賓天文台可以探測到大約200 億個星系，其中 40 億個星系將以非常高的精度成像。“這是人類首次觀測到這麼多星系。天文學家估計，宇宙中可觀測到的星系理論上最多為 1000億個，200 億這個數字是非常可觀的，可以讓統計結果更有力，盡可能接近對暗物質質量和性質的精確推理。”坎恩解釋。
他指出，弱引力透鏡的測量壹直非常困難，該領域的很多早期工作都受限於望遠鏡參數。他說，實際上，魯賓天文台望遠鏡是有史以來第壹台設計中充分考慮到弱引力透鏡測量的望遠鏡，“我們非常小心地進行了模擬”，從相機到望遠鏡，再到大氣層，以了解可能影響弱引力透鏡測量效果的任何具體原因，不斷地優化設計和校准。
魯賓天文台LSST強透鏡科學合作主席菲爾·馬歇爾預估，拾年調查期內，魯賓天文台可能會發現近1萬個各種尺寸和結構的透鏡類星體，比目前天文學史上最大的引力透鏡調查還多出兩個數量級。不過，魯賓天文台的優勢不僅在於獲得足夠大的樣本，其“拍攝宇宙電影”的特殊能力，還可以捕捉到星系團隨時間的變化，進壹步說，即暗物質是如何隨宇宙時間而演變的，這將有助於深入研究暗物質的性質。
為何這些暗物質會聚集成團塊並嵌入星系團，它們是逐漸集中在星系內，還是填充了星系之間的廣闊空間？當星系之間相互碰撞時，暗物質是否也會發生碰撞，還是它們彼此不會注意到彼此，只是擦肩而過？“魯賓天文台將以過去人類無法做到的方式打開宇宙時間。”馬歇爾強調。
暗物質之外，暗能量是“宇宙房間中的另壹只大象”，天文學家們早證實，我們所處的宇宙正加速膨脹，這種撕裂宇宙的神秘力量就是暗能量。如果說暗物質是星系形成與匯聚的核心力量，暗能量則正好相反，這壹對“大象”之間的拔河游戲共同塑造了當前的宇宙，因此，魯賓天文台通過引力透鏡呈現的“宇宙時間切片”同樣有助於在宇宙的大尺度結構上進行暗能量研究。
這就是“稱量”宇宙。
我們究竟生活在什麼樣的宇宙中？大爆炸後的幾分之壹秒裡，宇宙非常熱且致密，質子和中子分解成誇克，物質、能量與時間在這個過程中不斷伸展，隨後，宇宙迅速膨脹和冷卻，原子、原子核、分子以及氣體逐步形成，氣體凝聚成星雲，星雲進壹步形成各種各樣的恒星和星系，經過大約140億光年，最終演變成人類今天所看到的宇宙。而對暗物質和暗能量的研究可以跨越140億光年，讓人類回到宇宙最初誕生的時刻。
這壹點之所以如此重要，是因為人類雖然是時間性的動物，卻壹直在嘗試超越時間。這也是天文學家們的終極科學目標。
坎恩指出，天文學的壹大優點是有明確的理論預測，然後試圖通過“稱量”宇宙來驗證預測，這種方法類似於實驗物理學。但更令人興奮的壹點是，每當人類建造更大、更好的望遠鏡時，總會發現各種從未想象到的新的事物。
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還沒人說話啊，我想來說幾句
引力透鏡分為兩種：強引力透鏡與弱引力透鏡，贰者區別是引力引發的扭曲程度，強引力透鏡的扭曲效果更明顯，是理想的觀測對象，但極其罕見，需要星系團質量巨大。通過望遠鏡觀測到的更多是弱引力透鏡，即只有微小的扭曲，但對這類事件的分析難度要大得多，需要首先排除其他幹擾，時空並非不是“平坦”的，布滿星際空間的各種氣體也會讓很多星系看起來扁平或細長。
因此，僅測量壹個星系是遠遠不夠的，在識別上存在很大的不確定性，能有效排除幹擾的唯壹辦法就是大量的測量。據估算，魯賓天文台可以探測到大約200 億個星系，其中 40 億個星系將以非常高的精度成像。“這是人類首次觀測到這麼多星系。天文學家估計，宇宙中可觀測到的星系理論上最多為 1000億個，200 億這個數字是非常可觀的，可以讓統計結果更有力，盡可能接近對暗物質質量和性質的精確推理。”坎恩解釋。
他指出，弱引力透鏡的測量壹直非常困難，該領域的很多早期工作都受限於望遠鏡參數。他說，實際上，魯賓天文台望遠鏡是有史以來第壹台設計中充分考慮到弱引力透鏡測量的望遠鏡，“我們非常小心地進行了模擬”，從相機到望遠鏡，再到大氣層，以了解可能影響弱引力透鏡測量效果的任何具體原因，不斷地優化設計和校准。
魯賓天文台LSST強透鏡科學合作主席菲爾·馬歇爾預估，拾年調查期內，魯賓天文台可能會發現近1萬個各種尺寸和結構的透鏡類星體，比目前天文學史上最大的引力透鏡調查還多出兩個數量級。不過，魯賓天文台的優勢不僅在於獲得足夠大的樣本，其“拍攝宇宙電影”的特殊能力，還可以捕捉到星系團隨時間的變化，進壹步說，即暗物質是如何隨宇宙時間而演變的，這將有助於深入研究暗物質的性質。
為何這些暗物質會聚集成團塊並嵌入星系團，它們是逐漸集中在星系內，還是填充了星系之間的廣闊空間？當星系之間相互碰撞時，暗物質是否也會發生碰撞，還是它們彼此不會注意到彼此，只是擦肩而過？“魯賓天文台將以過去人類無法做到的方式打開宇宙時間。”馬歇爾強調。
暗物質之外，暗能量是“宇宙房間中的另壹只大象”，天文學家們早證實，我們所處的宇宙正加速膨脹，這種撕裂宇宙的神秘力量就是暗能量。如果說暗物質是星系形成與匯聚的核心力量，暗能量則正好相反，這壹對“大象”之間的拔河游戲共同塑造了當前的宇宙，因此，魯賓天文台通過引力透鏡呈現的“宇宙時間切片”同樣有助於在宇宙的大尺度結構上進行暗能量研究。
這就是“稱量”宇宙。
我們究竟生活在什麼樣的宇宙中？大爆炸後的幾分之壹秒裡，宇宙非常熱且致密，質子和中子分解成誇克，物質、能量與時間在這個過程中不斷伸展，隨後，宇宙迅速膨脹和冷卻，原子、原子核、分子以及氣體逐步形成，氣體凝聚成星雲，星雲進壹步形成各種各樣的恒星和星系，經過大約140億光年，最終演變成人類今天所看到的宇宙。而對暗物質和暗能量的研究可以跨越140億光年，讓人類回到宇宙最初誕生的時刻。
這壹點之所以如此重要，是因為人類雖然是時間性的動物，卻壹直在嘗試超越時間。這也是天文學家們的終極科學目標。
坎恩指出，天文學的壹大優點是有明確的理論預測，然後試圖通過“稱量”宇宙來驗證預測，這種方法類似於實驗物理學。但更令人興奮的壹點是，每當人類建造更大、更好的望遠鏡時，總會發現各種從未想象到的新的事物。
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