NASA探索宇宙起源

在美國加州范登堡太空部隊基地的SPHEREx望遠鏡。路透社

美國太空總署(NASA)最新的緊湊型太空望遠鏡SPHEREx最早可能在3月4日晚上升空,利用紅外線光繪製全太空星圖,為科學家提供關於星系形成、宇宙演化並收集有關宇宙膨脹的數據。

宇宙是如何誕生的?SPHEREx計劃搭乘太空探索技術公司(SpaceX)的獵鷹9號火箭,從範登堡太空部隊基地發射,最早可能在3月4日晚上升空。最終將進入極地軌道,每六個月以102種不同的波長對整個天空進行一次全面觀測。

這一任務的主要目標是研究「宇宙暴脹」理論。該理論的核心觀點是,在宇宙誕生之初——也就是所謂的「大爆炸」時,宇宙經歷了一段極短時間內的指數級膨脹。這種宇宙膨脹並不是緩慢而穩定的,而是一種無法想像的極速膨脹,使宇宙在瞬間從微小變得無比巨大。《華盛頓郵報》報道,「還有比『宇宙起源時是甚麼樣的?』更宏大的問題嗎?」加州理工學院的天體物理學家、SPHEREx儀器科學家菲爾.科恩古特說道。

這台望遠鏡將收集約4.5億個星系的光,並繪製宇宙的三維地圖,展示萬物隨時間演化的過程。SPHEREx的全稱是「宇宙歷史、再電離時代與冰的探測光譜光度計」,這個名稱相當拗口,因此簡稱SPHEREx。它的目標是在廣闊的宇宙空間中收集大量數據,以研究星系之間的相對位置。

星系的分布並非隨機,而是在大尺度上形成星系團、超星系團和類似絲狀的結構,同時也存在著空洞。通過觀察大範圍天空中星系的分布,科學家希望找到早期宇宙在變得如此龐大之前的證據。這將有助於縮小可能的宇宙暴脹理論範圍。目前,有許多不同的暴脹理論,宇宙學領域可謂是「狂野西部」。美國國家航空航天局噴氣推進實驗室SPHEREx專案經理詹姆斯.范森表示,像SPHEREx這樣的任務,可以通過真實數據核對這些理論,並縮小可能的範圍,從而推動對基礎物理學的新理解。

其他天文調查同樣研究了大量星系,但SPHEREx的目標不是深入觀測,而是進行廣域掃描,覆蓋整個天空。「我們正在撒一張更大的網。」 任務的首席科學家、加州理工學院的詹姆斯.博克說道。「我們關注的是大尺度上的統計波動,因為在這些尺度上,暴脹理論的特徵最為清晰。」

這台望遠鏡還將搜索人們銀河系內\xf9甯P形成區域中水和有機分子的證據。暴脹理論可以追溯到1970年代末和80年代初,當時物理學家試圖解釋為甚麼宇宙在最大尺度上如此均勻,包括宇宙微波背景輻射。普林斯頓大學天體物理學家喬.鄧克利表示,SPHEREx可能會為暴脹理論提供新的線索。本報訊

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