欧几里得：“凝视”100亿光年的暗物质

在距离地球150万公里的拉格朗日L2点（以下简称“L2点”），詹姆斯·韦布空间望远镜将迎来“新朋友”。

美国东部时间7月1日11时12分，欧洲航天局欧几里得空间望远镜（以下简称“欧几里得”）搭乘“猎鹰9”火箭，从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地升空，开启其探索宇宙暗物质和暗能量的任务。

与一次任务只聚焦一部分天空的韦布空间望远镜不同，欧几里得是将同时覆盖银河系外的大片天空，观测100亿光年范围内的数十亿个星系，以创建迄今最大、最精确的宇宙3D地图。

为什么还是L2点

物理学天空一直存在两朵“乌云”，它们就是暗物质和暗能量。

欧几里得要“绘制”的宇宙3D地图，包含着星系形状、位置和运动状况等信息。这将揭示宇宙物质分布以及宇宙演变过程，以帮助天文学家推断宇宙暗能量和暗物质的属性，增进人类对宇宙本质的了解。

任务如此艰巨，欧几里得不得不被赋予更多“特异功能”。“欧几里得的巡天方式是对着选定的一块15000平方度的天区，进行拍照和无缝光谱的观察，可以完整覆盖到这片天空。”中国科学院国家天文台研究员李然告诉科普时报记者，到达L2点后，欧几里得将在执行科学任务前经历两个月的调试期，包括打开两个主要设备、校准数据，并确认系统的热稳定性。

“欧几里得的近红外探测器对它的巡天任务完成非常重要，发射到L2点有助于它能够获得更低的观测噪声。同时，它需要对天体图像进行精确测量，L2点的环境更加稳定。”李然分析。

跟韦布有啥区别

L2点已经有了韦布空间望远镜，为何还要发射欧几里得？

由于需要在短时间内观测大量星系，像欧几里得这些执行巡天计划的望远镜通常拥有非常大的视场，也就是一次可以对很大范围的天空来曝光。

“从设计的角度来说，欧几里得和韦布完全不同。”李然解释，韦布属于通用型的精测望远镜，它的视场很小，只能看到较小区域的天空，但对单个星系的观测精度较高；而欧几里得是巡天式望远镜，需要在大区域面积上进行普查式观测，对单个星系做很精细观测的要求较低。

具体来看，欧几里得的主镜口径仅为1.2米，相比于韦布空间望远镜的6.5米小了很多，因此观测暗弱天体的能力较小。但是，欧几里得一次可观测的范围约0.57平方度，而韦布空间望远镜一次只能观测约0.002平方度，这个大视场决定了我们将在一张照片中看到非常多的星系。最终，欧几里得将通过观测大面积的星系研究宇宙本身的性质。

结果处于不断变化中

据欧几里得空间望远镜官网介绍，科研人员将观测到的宇宙中的物质在大面积上的分布结构与物理模型进行对比，就可以推测出宇宙膨胀的过程以及预测宇宙未来的命运。

在未来6年的任务周期中，欧几里得将使用两种仪器进行观测，即可见光波段相机（VIS）、近红外成像光谱仪和亮度计（NISP）。其中，可见光波段相机包含6亿像素，能在可见光波段观察星系形状的微小变形和光度变化，反推出引起变形的引力场的强度，从而获得暗物质的分布信息。近红外成像光谱仪和亮度计由4×4个红外探测器组成，包含6500万像素，可以对数百万个星系进行高精度光谱红移测定。

李然认为，欧几里得有望对几个重要暗能量参数的测量精度误差低于10%，帮助天文学家在这样一个精度上看到暗能量的演化。

“当然，也可能在这个精度上我们依然看不到这种演化。”李然补充道，这会进一步确认目前标准宇宙学模型，可能会排除一些允许暗能量有明显演化的理论模型。

宇宙经历了怎样的膨胀过程？暗物质和暗能量的本质到底是什么？未来，欧几里得预计将收集100PB以上的数据，多台地面望远镜的观测将对其形成补充和增强。探测器获得的科学数据，将于2025年、2027年和2030年公开发布。