捕捉暗能量 太空闪烁“七只眼睛”

捕捉暗能量 太空闪烁“七只眼睛”
eROSITA望远镜即将开启探索之旅

今日视点

本报记者 刘 霞

德国和俄罗斯合作的“光谱—伦琴—伽马”（SRG）任务原定于6月21日从哈萨克斯坦拜科努尔航天中心发射，现因电池原因推迟至7月升空。届时，由德国研制的eROSITA X射线望远镜也将随同发射，目标是搜寻暗能量的踪迹。这将是一段令人兴奋的探索旅程。

据物理学家组织网报道，该望远镜将部署在日地拉格朗日L2点，距离地球150万公里。在此，eROSITA将对热宇宙进行有史以来最大规模调查，它将利用其7个X射线探测器——7只“亮晶晶的眼睛”观测整个天空，搜寻和绘制热源，如星系团、活跃黑洞、超新星遗迹、X射线双星和中子星的图谱。

德国航空航天中心空间管理执行委员会成员沃尔特·佩尔泽表示：“eROSITA的X射线‘眼睛’是有史以来最好的，它们独特的集光区域、视野和分辨率，使它们的灵敏度为上世纪90年代飞往太空的ROSAT望远镜的20倍。凭借其增强的功能，eROSITA将帮助研究人员更好地了解宇宙的结构和演化历程，并帮助厘清暗能量之谜。”

宇宙加速膨胀的“幕后黑手”

自大爆炸以来，宇宙一直在不断膨胀。直到20世纪90年代，科学家们认为这种宇宙膨胀会减缓并最终停止。但索尔·珀尔马特、亚当·里斯、布赖恩·施密特这3位科学家对超新星的观测，推翻了这一看法。

三位科学家使用最先进的天文观测工具对准了Ia型超新星——由密度极高而体积很小的白矮星爆炸而成。由于每颗Ia型超新星爆发时质量都一致，它们爆炸发出的能量和射线强度也一致，因此在地球上观测Ia型超新星亮度的变化，可以准确推算出它们和地球距离的变化，并据此计算出宇宙膨胀的速度。

他们总共观测了约50颗遥远的Ia型超新星，并于1998年得出结论：宇宙的膨胀速度不是恒定的，也不是越来越慢，而是不断加快。3人因此荣膺2011年诺贝尔物理学奖，而这个发现，被瑞典皇家科学院称为“震动了宇宙学的基础”。

诺贝尔物理学奖评审委员会认定，3名获奖者的研究结果改变了人类对宇宙的认识。“发现宇宙扩张正在加速，令人惊异。如果扩张继续加速，宇宙将以冰冻状态终结。”

但这3位科学家也给世人留下了一个难题：为宇宙膨胀提供动力的“宇宙燃料”究竟是什么？德国航空航天中心空间管理局eROSITA项目经理托马斯·摩尼克说：“迄今未曾有人能够回答这个问题，而且这种催化剂的成分未知，因此，它被简称为暗能量。现在，eROSITA将试图追踪造成这种加速的‘幕后黑手’。”

星系团——暗能量的关键

目前，我们其实对宇宙知之甚少。质子和中子等普通物质仅占宇宙总质能的4％，只是“宇宙配方”的一小部分；其他96％的组成部分仍然是一个谜。 科学家们现在推测，其中26％是暗物质，另外70％是暗能量。

为了追踪到暗能量的“蛛丝马迹”，科学家们必须观察到无比庞大且非常热的物体。

摩尼克解释道：“星系团由数千个星系组成，这些星系在一个共同的引力场内以不同的速度运动。在引力场内部，薄而炽热的热气渗透进星系团内，热气会发射出X射线，因此，通过观察X射线，我们可以追本溯源观察到这些热气。而X射线正是eROSITA的‘眼睛’所要寻找的。这些‘眼睛’可以让我们观察星系团以及它们在宇宙中的移动方式，最重要的是它们的移动速度。我们希望，这些运动能告诉我们更多关于暗能量的信息。”

提供迄今最全宇宙热物体目录

科学家们不仅对星系团的运动模式感兴趣，他们还想计算并绘制出这些结构的图谱。eROSITA的X射线“眼睛”应该可以捕获多达1万个这样的星系团，远远超出此前观测的数量。此外，它还将观察和识别其他热现象，如活跃的星系核、超新星遗迹、X射线双星和中子星等。

eROSITA包含两个核心部件：光学器件和相关探测器。光学器件由7个并行排列的镜子组成，每个镜子的直径为36厘米。镜子收集高能光子并将它们聚焦到CCD X射线摄像机上，这些摄像机是eROSITA的第二个核心组件，也是同类产品中最好的。

eROSITA将每6个月对整个天空进行一次扫描，并在4年内创建一张深入而详细的宇宙X射线图。它将提供有史以来最全的宇宙热物体目录，从而提高科学家们对宇宙结构及其演化的认知。