探索黑暗宇宙的“欧几里得”

2023年的7月1日，天文人期待已久的欧几里得望远镜搭乘着美国的space X的猎鹰火箭终于顺利升空。欧几里德望远镜是欧洲空间局科学计划的一部分，它的任务是为宇宙绘制一张3D地图，从而揭示宇宙中最黑暗的秘密。

无论是美国还是欧洲，科学家们会根据望远镜的花费，对望远镜进行划分。欧几里德望远镜是一项中型级别（也就是M级）的任务。比如，已经立项的用来发现和研究系外行星的PLATO任务，以及研究行星大气的ARIEL任务，都是属于中等级别的任务。还有我们非常熟悉的探测伽马射线暴的Swift卫星, 和探测系外行星的TESS卫星等，也都属于中型任务。

相比之下，我们所熟悉的哈勃望远镜，以及前两年刚刚发射的韦布望远镜，则都属于大型望远镜之列；而像X射线望远镜NuSTAR，还有探测X射线偏振的IXPE望远镜，因为其花费相对较少，所以都属于小型望远镜。

轨道上的哈勃望远镜 | 图虫创意

在发射之后，它需要航行约一个月的时间，也就是在7月底的时候抵达最终的目的地——距离地球150万公里的拉格朗日2点（L2）。那么，什么是拉格朗日点呢？在两个大质量天体的周围，通常有5个位置相对稳定的点，它们被称为不同的拉格朗日点。在太阳和地球的连线上，分别有L1、 L2和L3，其中L1位于太阳和地球的中间，L3更靠近太阳，L2更靠近地球。除了这三个点之外，在地球和太阳的两侧，还分别存在着L4和L5两个点。相比较而言，其中L2距离太阳更远，受到的干扰更小一些，观测条件更好，可以进行长时间的观测，所以有一些望远镜就被发射到了L2点。

欧几里得望远镜长4.7米，直径3.7米，主要由一个望远镜组成，主镜直径1.2米，覆盖0.5平方度的面积。它包含了一个可见光相机和一个近红外光谱仪和光度仪。这些仪器会在可见光下测量星系的精确位置和形状，并在红外光下测量星系的红移，从红移就可以得出它们的距离。在为期至少六年的任务期间，来自13个欧洲国家和美国、加拿大以及日本的科学家组成的国际科学家联盟，将使用欧几里得望远镜对大约一万五千平方度、约占天空三分之一的范围进行观测。

届时，欧几里得望远镜将完成一些令人惊叹的壮举，这包括

1、绘制迄今最大、最精确的宇宙三维图，其中包含20亿个星系；

2、描述天体源的形态、亮度和光谱性质；

3、观测大约100亿个天文源，其中包括10亿个弱引力透镜；

4、测量至少3000万个天体的光谱红移，以研究星系团；

5、将反复观测天空中三个区域，即所谓的欧几里得望远镜的深场观测，三个深场共覆盖50平方度。在整个飞行任务期间将定期访问这三个区域，它们将被用作校准场，用于监测望远镜和仪器性能的稳定性。

从以上的一些数字，或许你已经感受到了欧几里得望远镜的强大能力，那么它将破解哪些宇宙谜题呢？我们知道，像恒星、行星、气体以及所有可见的东西，仅仅只占宇宙总成分的5%。而95%则是由维系着星系稳定存在的暗物质和驱动宇宙加速膨胀的暗能量构成的。

但是，我们对暗物质和暗能量的本质却知道的很少！通过观察宇宙在过去100亿年里的演化，欧几里得望远镜将揭示宇宙是如何膨胀的，以及宇宙的结构是如何形成的，从而带来更多与暗物质和暗能量有关的信息。

此外，凭借其广阔的天空覆盖范围和数十亿颗恒星和星系的星表，欧几里得望远镜也将为韦布空间望远镜和阿塔卡马毫米亚毫米阵列以及未来的任务，如欧洲特大望远镜ELT、30米望远镜TMT、平方公里阵列SKA和智利的维拉·鲁宾天文台提供丰富的目标源。在这里，我也由衷地期待欧几里得望远镜能够带来更多的惊喜。

本文为科普中国·星空计划扶持作品

作者：苟利军

审核：李海宁

出品：中国科协科普部

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