2023年6月23日,公众和更广泛的科学界将首次看到来自鲁宾天文台的影像。这一时刻无疑是自2022年夏季詹姆斯·韦布太空望远镜(JWST)首次公布图像以来,天文学界最大的盛事。
鲁宾天文台由国家科学基金会和美国能源部科学办公室共同建造,位于智利北部的干燥气候的帕冯山上。鲁宾天文台运行后,其台长Željko Ivezić描述这将是“历史上最伟大的电影和最详尽的夜空地图”。
这具8.4米的望远镜配备有有史以来最大的数字相机,将进行为期十年的遗产时间与空间调查(LSST),每三夜纵观整个南天。
为帮助大家熟悉鲁宾天文台的首次图像,Space.com与一些科学家进行了交谈,他们将使用这一天文台,也有一些人仅仅是期待看到这一开创性仪器将揭示的影像和数据。
不过,他们对我们将看到的图像保持着神秘。“直到下周图像揭晓之前,我只能说,人们将会惊奇于我们已经能够看到的东西,”斯坦福大学的研究员安德烈斯·阿莱汉德罗·普拉萨斯·马拉贡对Space.com表示。“我期待利用世界上最大的天文相机——LSSTCam(3.2亿像素)来调查智利观察到的整个天空,持续十年。这是前所未有的。”
普拉萨斯补充道:“我们将能够收集比以往任何星系调查更多的数据,这将帮助回答天文学中的一些基本问题。”
来自空间科学研究所(ICE-CSIC)的拉蒙·卡哈尔研究员米雷亚·蒙特斯表示:“这将是巨大的!”
“鲁宾令人兴奋,因为它将是巨大的!通常调查会受到覆盖面积或深度的限制,采用的策略被称为‘婚礼蛋糕策略’。这意味着它们覆盖的区域很大,但细节不多,或者小区域的细节很多。大面积有利于观察许多星系,但深度则更适合观察微弱的物体,如星系的细节或非常遥远的星系。你通常需要选择深度或面积,鲁宾将同时提供深度和面积!”
蒙特斯继续表示:“公众将看到夜空并不像我们所见的那么黑暗。实际上,当你查看深度图像时,你会发现无论你看向哪里,都会看到许多物体(如星星和星系)。我认为人们会惊叹于这幅图像中物体的数量,就如同我们对哈勃深场的反应一样……但这是在一个完全不同的尺度上,因为鲁宾的相机巨大。
鲁宾将以全新的方式向我们展示宇宙!”
鲁宾与暗宇宙的关系
鲁宾的宽视场将通过LSST收集的数据,可能最终能够解决围绕暗能量的悬而未决的神秘问题,这种力量占据了我们宇宙物质-能量内容的大约68%,并导致宇宙扩张加速。
尽管人类在科学方面取得了显著进展,令人震惊的是,我们仍然只知道宇宙物质内容的约5%。所有的恒星、行星、月亮、动物、植物以及所有我们看到的无机物体,都是由原子构成的“重子物质”,但宇宙中还有更多内容被称为“暗宇宙”。
鲁宾具备揭示暗宇宙的能力,暗宇宙分为暗能量和暗物质,这两者各自占宇宙物质与能量的约17%,但由于它们不与光相互作用,因此无法被观测。
普拉萨斯·马拉贡表示:“暗能量和暗物质的研究与鲁宾天文台及其LSST具有高度互补性。对于暗能量,LSST将测量数十亿个星系的形状和特性——这一数量级是目前光度星系调查的一个数量级。”
“这将允许鲁宾在宇宙的演化历史中探测大规模结构的增长,即以暗物质为主的宇宙网以及宇宙的扩展历史。”
普拉萨斯·马拉贡解释,LSST将以无与伦比的深度和精度绘制天空,从而检测环绕小卫星矮星系的最小暗物质光环,并包围着恒星流。天文台还将利用爱因斯坦在1916年首次预测的现象“引力透镜”来研究大星系中的暗物质分布。
“它将测试暗物质的特性,例如自交互、温暖或超轻质量,以及像原始黑洞这样的紧凑物体的存在,”普拉萨斯·马拉贡继续说道。“LSST还将通过恒星种群测量对异乎寻常的暗物质模型(包括类轴子粒子)施加限制,并提供大规模结构的高分辨率地图,以探讨暗物质和暗能量之间的相互作用。
“与其他实验结合,LSST将提供对暗物质基本性质的强有力的互补测试。”
自1998年暗能量被发现以来,最引人注目的发现之一是来自暗能量光谱仪(DESI)的暗示,表明这种神秘力量正在随着时间减弱。鲁宾的广域视图可能有助于确认这一点,这将要求对标准宇宙模型(或称为Lambda冷暗物质模型,LCDM)的修订,该模型建立在暗能量强度不变的基础上。
普拉萨斯·马拉贡解释:“LSST将收集大量数据,这将帮助确定这是一个真实的效应还是仅仅是一个波动。除了研究暗能量,LSST还将使我们能够以其他方式测试标准宇宙模型,审视冷暗物质和暗能量假设在替代模型上下文中的应用,包括修改重力理论。”
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