北京時(shí)間 12 月 23 日消息，據(jù)國外媒體報(bào)道，即將發(fā)射的詹姆斯?韋伯望遠(yuǎn)鏡或?qū)椭覀兘鉀Q暗物質(zhì)之謎。暗物質(zhì)是一種神秘、不可見的物質(zhì)形式，占據(jù)了已知宇宙物質(zhì)的一大部分，質(zhì)量高達(dá)可見物質(zhì)的六倍。盡管如此，自弗里茨?茲威基于 1933 年首次提出暗物質(zhì)的存在以來，我們始終沒能弄清它的廬山真面目。到目前為止，暗物質(zhì)始終未能被我們直接探測(cè)到。
雖然詹姆斯?韋伯望遠(yuǎn)鏡也無法直接“看見”暗物質(zhì)，但科學(xué)家認(rèn)為，通過測(cè)量暗物質(zhì)對(duì)周圍環(huán)境的影響，韋伯望遠(yuǎn)鏡可以解答暗物質(zhì)相關(guān)的一些關(guān)鍵問題，進(jìn)一步增加我們對(duì)宇宙的整體理解。
科學(xué)家還不清楚暗物質(zhì)究竟由何物構(gòu)成，并且還在尋找能直接探測(cè)暗物質(zhì)的方法。目前，科學(xué)家正在利用歐核組織的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)。但與這些實(shí)驗(yàn)不同，詹姆斯?韋伯望遠(yuǎn)鏡雖無法直接探測(cè)到暗物質(zhì)的存在，但可以分析暗物質(zhì)對(duì)普通物質(zhì)產(chǎn)生的影響。
“由于我們看不到暗物質(zhì)，我們只能通過迂回的方式進(jìn)行觀察。但詹姆斯?韋伯望遠(yuǎn)鏡有能力另辟蹊徑，對(duì)星系動(dòng)力學(xué)展開觀測(cè)?！笨臻g望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所的項(xiàng)目科學(xué)家克勞斯?彭托比丹指出。
例如，在使用“迂回戰(zhàn)術(shù)”探測(cè)暗物質(zhì)時(shí)，天文學(xué)家可以利用現(xiàn)有技術(shù)測(cè)量恒星核星系的質(zhì)量。他們發(fā)現(xiàn)，許多星系如果沒有大量“隱形質(zhì)量”的話，根本不可能存在、也不可能像如今這樣運(yùn)動(dòng)，這是支持暗物質(zhì)存在的主要證據(jù)之一。
為幫助天文學(xué)家精確定位暗物質(zhì)，詹姆斯?韋伯望遠(yuǎn)鏡將拍攝極為清晰的照片，讓研究人員可以觀察到由引力透鏡引起的干擾，從而破獲這些“隱形質(zhì)量”的藏身之地。引力透鏡是一種在愛因斯坦廣義相對(duì)論中描述的現(xiàn)象，當(dāng)一束光從大型質(zhì)量體旁邊穿過時(shí)，會(huì)發(fā)生輕微的偏移，就像時(shí)空紋理在大質(zhì)量影響下發(fā)生了彎折一樣。
在拍攝遙遠(yuǎn)星系的照片時(shí)，詹姆斯?韋伯望遠(yuǎn)鏡可以找到這些質(zhì)量體，并判定是否存在“缺失”、或者觀測(cè)不到的質(zhì)量，這些質(zhì)量也許就是暗物質(zhì)。NASA 在該望遠(yuǎn)鏡的介紹中寫道：“詹姆斯?韋伯望遠(yuǎn)鏡尤其適合做這類測(cè)量，因?yàn)槠涑上穹直媛蕵O高，可以測(cè)出極小的干擾。并且它的目光可以投向遙遠(yuǎn)的深空，能夠看到更多背景星系，并測(cè)出由引力透鏡效應(yīng)導(dǎo)致的干擾?！?/p>
“此外，該望遠(yuǎn)鏡還將對(duì)許多星系演化涉及的統(tǒng)計(jì)信息開展觀測(cè)。科學(xué)家可將這些觀測(cè)結(jié)果與暗物質(zhì)的理論作用進(jìn)行比較，從而更好地理解星系中暗物質(zhì)的數(shù)量和性質(zhì)?！?/p>
詹姆斯?韋伯望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計(jì)使其可以看到宇宙深處，遠(yuǎn)超出我們之前的觀測(cè)范圍，因此在時(shí)間上能看到更久之前的情況。借助這些深空觀測(cè)，該望遠(yuǎn)鏡將對(duì)早期宇宙和星系、以及暗物質(zhì)在演化過程中發(fā)揮的作用展開研究。
彭托比丹指出，科學(xué)家將繼續(xù)研究宇宙早期星系的形成時(shí)間。這些星系的形成過程“受暗物質(zhì)的演化模型驅(qū)動(dòng)，先后為第一批星系賦予了不同的參數(shù)?！?/p>
他還補(bǔ)充道，詹姆斯?韋伯望遠(yuǎn)鏡可用于測(cè)量宇宙首批星系的部分基礎(chǔ)參數(shù)，幫助我們理解它們的光度、質(zhì)量分布等諸多特征。
詹姆斯?韋伯望遠(yuǎn)鏡將于 2021 年 12 月 24 日搭乘阿麗亞娜 5 型運(yùn)載火箭、從位于法屬圭亞那庫魯?shù)臍W洲航天基地發(fā)射升空。
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