“欧几里得”空间望远镜探测暗物质、暗能量的最新进展

   2025-07-26 kongyu570
核心提示:英仙座星系团“欧几里得”第一组图像预示了一场天文学革命,它呈现出英仙座星系团(Perseus Cluster of Galaxies)中的1000个星

英仙座星系团
“欧几里得”第一组图像预示了一场天文学革命,它呈现出英仙座星系团(Perseus Cluster of Galaxies)中的1000个星系,及更遥远的10万多个星系,每个星系中又包含多达数千亿颗恒星。其中有些微弱星系距离我们过于遥远,以至于之前并未被科学家观测到。


英仙座星系团距离地球2.4亿光年,是宇宙中已知最大规模的结构之一。天文学家称只有当宇宙中存在暗物质时,像英仙座这样的星系团才能形成。如果没有暗物质存在,宇宙中的星系将均匀分布。暗物质在引力的作用下形成丝状宇宙网结构,暗物质丝间的交叉点使得星系连接成星团。星团中的微弱星系(如:矮星系)是科学家感兴趣的对象。宇宙学家通过对微弱星系团内和背景中的形状研究,分析弱引力透镜效应,绘制星系的整体图像,试图解析更多关于暗物质如何塑造宇宙万物的奥秘。


螺旋星系IC 342


螺旋星系IC 342(Spiral Galaxy IC 342)位于银河系圆盘之后,被尘埃、气体和恒星所遮挡,很难被观测到,因此,该星系又称“隐藏星系”。“欧几里得”携有近红外仪器,可穿透尘埃,展现超强的灵敏度和精湛的光学效果,可探测到低质量的光线,拍摄清晰而漂亮的图像。螺旋星系IC 342看似普通,实则覆盖了整个星系。


螺旋星系IC 342图像大小犹如满月,距离地球约1100万光年,从天文学角度看是距离我们非常近的星系。它呈螺旋状,与银河系相似,有助于我们对所处的银河系及相似星系的认识。科学家在螺旋星系IC 342中发现以前未曾看到的许多球状星团,而且这些球状星团是数十万颗恒星由引力聚集而成,科学家可通过放大图像区分单星和星团,了解恒星所形成过程,研究其在星系的演进中如何形成和进化。“欧几里得”所观测到的数十亿个相似星系沿着暗物质丝状宇宙网分布,科学家以此勾勒出宇宙中暗物质分布的3D视图,通过这一视图将帮助科学家掌握研究暗物质、暗能量的更多科学细节。


不规则星系NGC 6822


宇宙早期的大多数星系看起来并不像完整星系,而是显现为不规则且较小的样子,但这更像是大星系最初的形态。不规则星系NGC 6822(Irregular Galaxy NGC 6822)是“欧几里得”所观测到的第一个不规则矮星系,距离地球160万光年。1925年埃德温·哈勃首次将该星系确定为银河系之外的“遥远恒星系统”。它曾被多次观测到,但“欧几里得”是第一个在约1h内以高分辨率捕捉到整个星系及其周围环境的探测器。这对于易被大气遮挡的地面望远镜和拍摄范围较小的空间望远镜来说无法实现。


这一星系有趣的地方是,它的恒星含有少量的氢和氦以外的元素。这些“金属”元素是由恒星在其一生中形成,因此在宇宙早期并不常见。通过研究NGC 6822中“低金属”星系,可帮助我们了解星系在宇宙早期的进化。科学家在NGC 6822中发现球状星团,它们是宇宙早期的一些古老天体,且大多数恒星均由同一朵云形成。通过“欧几里得”对不规则星系的观测,科学家将研究星系团的具体分布信息,揭示出更多有关星系形成的线索。


球状星团NGC 6397


球状星团NGC 6397(Globular Cluster NGC 6397)距离地球约7800光年,是宇宙中最古老的天体之一,球状星团含有星系进化的更多信息。但球状星团很难被一次性完整捕捉,且其中心的许多恒星所发出的亮光淹没了其他较暗的恒星。而正是这些微弱、暗淡的恒星可告诉我们更多的宇宙信息。“哈勃空间望远镜”(HST)已对NGC 6397核心进行观测,但其绘制星团外层图像需花费大量时间。欧洲航天局的“盖亚”(Gaia)空间望远镜可跟踪球状星团的运动轨迹,但无法确认微弱恒星的变化情况。地面望远镜具有较为广泛的视野,但深度和分辨率都较低。“欧几里得”不但可在较短时间内完成观测,还可提供锐度极高的宇宙图像。目前,还没有其他望远镜像“欧几里得”一样可完整观测球状星团,同时可区分外层的微弱恒星和其他宇宙源。


潮汐尾是由球状星团与星系之间相互作用而形成,延伸到星团之外很远的恒星轨迹。科学家预测银河系的所有球状星团都应有此种结构,但目前仅在几个球状星团周围发现。如果没有潮汐尾,那么球状星团周围可能存在暗物质晕,以阻止外层恒星逸出。但科学家仅预测像银河系这样更大结构的周围有暗物质晕,而不预测像球状星团这样小型星团的周围可能有的暗物质晕。如果科学家发现了潮汐尾,就可实现精确计算星团的轨迹。通过这些信息分析银河系中暗物质的分布。


马头星云


“欧几里得”展示了马头星云(Horsehead Nebula)的壮观全景和详细视图,是“猎户座”分子云的一部分,因酷似马头形状而得名。马头星云距离地球约1375光年,是最近的巨型恒星形成区域。其他望远镜也曾拍摄过马头星云,但却都没有像“欧几里得”望远镜这样能够在1h内一次性拍摄得如此清晰和宽广。


科学家对马头星云感兴趣的原因是恒星形成于非常特殊的条件下,这些特殊条件是由位于马头上方猎户座西格玛星的辐射所造成的。这颗星亮度极高,若望远镜直接朝向它,将会看不到其他任何东西。西格玛星所发出的紫外线照射马头星云后方,但马头星云本身厚厚的云层则阻挡了它后面的光线穿过,这使得马头星云头部看起来较暗。科学家通过分析暗云和亮云研究恒星在其中形成的差异性。西格玛本身是由一百多颗恒星组成的星团,这一星团也称为疏散星团。天文学家并未了解星团中恒星的整体情况。通过“欧几里得”所拍摄的马头星云,希望在恒星诞生地找到更多以前所不曾发现,亮度微弱,处于天体形成期类似于木星质量大小的行星、褐矮星及恒星,将为科学家提供更为完整的恒星全貌。


第一组科学图像不但向我们展现了更为壮观的马头星云,也为我们展现了英仙座星团,综合其他图像可见这是以前并未察觉或者无法察觉的新发现,对于我们了解宇宙中的暗物质、暗能量提供了更为确切的信息。

 
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