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这架望远镜将搜寻神秘暗物质的幽灵指纹

  

  

  在接下来的几年里,天文学家将有一个研究宇宙的新工具:维拉·c·鲁宾天文台。该天文台位于智利的一座山顶,旨在发现宇宙中最神秘的物质——暗物质的秘密。天文学家知道暗物质占宇宙的27%,但由于它不与任何形式的光相互作用,因此很难探测到它。为了研究它,科学家们必须从间接的线索中推断它的存在。

  鲁宾将使用迄今为止为天文学建造的最大的数码相机对天空进行调查,通过观察整个南方天空,每天晚上收集大量数据,为期10年。科学家寻找暗物质的一种方法是通过一种被称为引力透镜的技术,在这种技术中,大块暗物质的引力强大到足以弯曲光线,当它传播到我们这里时。通过寻找这种弯曲光的迹象,科学家可以计算出存在多少暗物质。

  但这种方法只能在非常大的尺度上探测暗物质,在这种尺度上,大量暗物质产生的引力强到足以弯曲光线。鲁宾还将使用一种不同的技术,通过观察被称为恒星流的暗物质指纹,在较小的范围内搜索暗物质。

  鲁宾天文台暗物质工作组的联合召集人诺拉·希普说:“我对利用恒星流来了解暗物质感到非常兴奋。”“有了鲁宾天文台,我们将能够利用恒星流来弄清楚暗物质在我们星系中的分布,从最大的尺度到非常小的尺度。”

  Milky Way Galaxy.

  恒星流是长而像缎带一样的恒星群,它们围绕银河系这样的星系运行。这些恒星群都以细长的线条一起运动,在星系周围形成闪闪发光的弧线,有时总质量是太阳质量的数百万倍。

  暗物质流很容易被引力干扰,所以他们可以通过指出暗物质流被引力干扰的位置来显示暗物质的指纹。科学家们知道暗物质存在于像银河系这样的星系周围,以一种叫做光晕的结构存在,其中包含暗物质团块。这些团块在恒星流中产生了缝隙,这将被鲁宾探测到。

  “恒星流就像一串串珍珠,它们的恒星沿着系统的轨道运行,有着共同的历史,”维多利亚大学的杰克琳·詹森(Jaclyn Jensen)说,她将使用鲁宾的数据进行研究。“利用这些恒星的特性,我们可以确定有关它们起源的信息,以及这些恒星流可能经历过什么样的相互作用。如果我们发现一条珍珠项链,附近有几颗散落的珍珠,我们就可以推断出可能有什么东西来了,把绳子弄断了。”

  天文学家以前很难研究这些恒星流,因为银河系中有很多其他的恒星,很难发现哪些特定的恒星是恒星流的一部分。因此,研究人员将寻找一些线索,比如某些恒星的运动,看看它们是否作为一个流的一部分一起运动,并将利用鲁宾的紫外线能力来帮助识别他们正在寻找的特定恒星。

  Rubin Observatory

  鲁宾天文台将为科学家提供的最大优势是它将收集大量数据。由于它的8.4米望远镜和相机将拍摄3.2亿像素的图像,它收集的图像将非常详细。

  这些详细的图像将帮助研究人员寻找恒星流中的扰动,这些扰动表明是由暗物质引起的。这将使他们能够研究银河系内的暗物质,并在更大的范围内观察来自遥远星系的暗物质弯曲光的质量。

  “通过观察恒星流,我们将能够间接测量银河系暗物质团块的质量,使其低于以往任何时候,这给了我们对暗物质粒子特性的很好的限制,”Shipp解释说。“现在,通过眼睛来挑选潜在的流是一个劳动密集型的过程——鲁宾的大量数据提供了一个令人兴奋的机会,让我们想到新的、更自动化的方法来识别流。”

  鲁宾天文台目前计划于2025年开始科学运作,就在最近,它的巨大镜子在安装到望远镜之前获得了第一次反射涂层,这是一个里程碑。

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