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发布日期：2024-09-03 作者：开博
暗物资和暗能量，被科学家比作“覆盖开博体育在21世纪物理学天空中的两朵乌云”。暗物资既有“穿墙术”又有“隐身术”，人类不但肉眼看不到，乃至利用天文千里镜和电磁学手段不雅测都没法捕获到。为了探讨它们，需要借助更进步前辈的不雅测装备和更周详的尝试手艺。
宽视场巡天千里镜（MUST）项目应运而生。日前，“第五代宽视场光谱巡天千里镜要害手艺设计验证与研制”项目启动暨实行方案论证会在江苏江阴召开。清华年夜学牵头结合国表里顶尖天文单元，将摆设国际首台新一代光谱巡天千里镜。
那末，MUST事实具有如何的设置装备摆设？与国表里其他机能优胜的千里镜比拟，有何特点？它将若何不雅测暗物资，解答暗物资之谜？
在银河系“边陲”“考古”
业内专家认为，今朝宇宙学的发现和将来对暗能量、暗物资的摸索，火急需要第五代宽视场光谱巡天千里镜。
天文学是一门极端依靠装备的学科，千里镜的机能很年夜水平上决议了科研程度。设计完成的MUST光学口径达6.5米，可同时不雅测最少2万个天体的中高分辩率光谱，光谱笼盖在0.36—1.0微米的宽光谱规模。十年内，MUST有望在暗能量、暗物资、引力波宇宙学和星系构成等前沿范畴获得重年夜的根本性、原创性冲破。
MUST项目司理、清华年夜学天文系副主任蔡峥接管科技日报记者采访时介绍，在银河系内和邻域宇宙中，MUST进行的恒星光谱巡天将帮忙人们在银河系的“边陲”展开“考古”研究，揭露银河系恒星的构成汗青，并对本星系群进行更注意入微的“生齿普查”。
具体而言，MUST的焦点科学方针是获得更切确的宇宙学模子，进而摸索暗能量的演变和暗物资的素质。它将展开高红移年夜标准布局宇宙学巡天，更好地摸索暗能量的发源和演变、宇宙暴涨时期，并探秘中微子质量。同时，MUST也将操纵星系巡天，更好地描绘星系—暗物资晕的物理联系关系，并经由过程分歧不雅测探针摸索暗物资素质。MUST还将展开史无前例的年夜范围星系与黑洞巡天，帮忙更好地舆解分歧情况下的星系构成、星系—超年夜质量黑洞的配合演变，和获得宇宙生态系统的物理图象。
蔡峥说，比拟国表里已建成的千里镜，MUST在暗物资研究上具有年夜口径、年夜视场、高光谱分辩率和高效力的特点，其作为第五代光谱巡天千里镜能同时不雅测更多天体，提高不雅测效力和科学产出。
“MUST建成后，会成为中型地基千里镜最后一块还没有完成的拼图。比拟今朝世界上最高机能千里镜，其巡天综合能力将提高10倍以上，有望获得国际一流功效。”蔡峥暗示。
以新维度描绘动态宇宙
MUST的光学系统具有优胜的成像质量，如同敞亮的“年夜眼睛”探测深空。它将若何工作？
MUST项目科学家黄崧介绍，MUST将经由过程极年夜范围的星系和类星体红移巡天，初次在宇宙学标准上丈量宇宙高红移的星系光谱，获得宇宙初期的三维布局。
另外，它还将展开小标准、矫捷的光谱巡天，获得更切确的星系—暗物资晕物理联系关系模子、提高近邻宇宙小标准布局对暗物资素质的限制、为超新星宇宙学和引力透镜宇宙学供给高精度红移下的数据撑持、摸索包罗当地速度巡天在内的新型宇宙学限制手段，更好地实现第五代宇宙学光谱巡天千里镜的任务。
机能优良的MUST还将支持更丰硕、矫捷的科学摸索，如鞭策星系构成与演变的不雅测研究，构建更切确的银河系布局与演变模子。另外，它还可协助时域天文学，开启光谱时域这一新的不雅测参数空间，发现未知的新物理范畴。
“MUST是一个面向国度根本科学成长计谋需求、合适第五代宇宙学光谱巡天要求、有望在一系列重年夜要害科学问题上发生冲破性功效，而且能系统延续展开计谋性、前瞻性和综合性研究的年夜科学装配与平台，将力争展开首个年夜范围时域光谱巡天。这不但可以在新维度上描绘动态宇宙，也将加强与其他多情势深空探测项目标协同效应。”MUST项目机械系统负责人郭利泉介绍。
记者领会到，MUST之所以能有用展开第五阶段宇宙学光谱巡天，是由于研究人员冲破了一系列要害手艺困难。郭利泉介绍，研究人员经由过程对光谱仪进行多通道设计，解决宽波段笼盖、高能量操纵率、中高光谱分辩率之间的矛盾。同时，采取分色镜将波段朋分成多个通道，每一个通道自力设计色散元件、光谱成像和光电探测器。色散元件拟选用最新的透射式光栅或离子束刻蚀光栅，并按照每一个通道的闪烁波长和光谱分辩率要求进行定制设计，从而在紧凑的空间布局中实现最高光栅衍射效力。项目整体集成化设计，解决了高海拔地域系统装调测试困难。
估计2030年实现首光
“估计到2030年，MUST将实现首光。”清华年夜学周详仪器系激光与光子手艺研究所所长、MUST项目总工程师黄磊说，“等候它在宇宙学研究和暗物资、暗能量的不雅测方面获得重猛进展。”
黄磊阐发，MUST兼具多方针光谱和成像光谱两种功能，是世界最年夜光谱巡天千里镜，其壮大的光谱获得能力将对宇宙学根基参数、宇宙原初暴涨、暗物资素质、暗能量演变、时域天文学（如引力波电磁对应体）、星系构成、系外行星和地外生命等范畴发生深远影响。这些科学问题都是今朝天文学和物理学的重年夜问题，也是国际天文界抢先解决、并且有可能在将来10—20年解决的问题。
另外，经由过程MUST对银河系中恒星的视向速度的光谱丈量，可以晋升对当地宇宙中暗物资散布的丈量精度，也有助在更好理解暗物资在小标准上发生的物理现象。
具体来讲，经由过程MUST进行的银盘恒星巡天，可以给出太阳系四周的银河系暗物资密度和速度散布的高精度丈量成果。同时，对位在银河系鸿沟的年夜量银晕恒星的视向速度巡天可以进一步助力丈量银河系银晕的外形，并对银河系的总暗物资晕质量给出更正确的限制。
黄磊暗示，斟酌到MUST光谱巡天的矫捷性和持久性，它有望成为一个壮大的“暗物资天文台”，取得海量暗物资相干数据，与其他分歧类型的暗物资尝试和不雅测一路，在将来20年内为解答“事实甚么是暗物资”这一问题作出主要进献。
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