SKA 科学部主任 Robert Braun 说道,“这些论文的发表很有意义。这得益于所有科学工作组的辛 勤工作。这些论文阐明了SKA 作为21 世纪大科学装置在不仅在天文学,也在物 理、天体化学等其他诸多研究领域内蕴含的巨大潜力”。 如何绘制宇宙地图:速度或精度? 绘制宇宙地图的关键在于检测来自气体氢的微弱无线电辐射信号。“氢是宇宙中最常见的元素,因此我们随处可看到氢,”来自挪威奥斯陆大学的Phil Bull 说道,“这是探索物质在整个太空分布的理想方法。” 其中包含神秘的暗物质, 它们虽然用望远镜完全看不到,但可通过其对其它物体(例如含氢星系)的引力 被检测到。 绘制星系地图的标准方法是耐心检测众多独立星系发出的微弱无线电信号, 这要求长时间观测星系以测量其特征(例如距离)。这个方法虽然很耗时,但最 精确,可制作非常详细的3D 物质分布地图。研究人员希望,到21 世纪二十年代 末,通过这种方式可找到近十亿个星系。迄今最大星系探测所绘制的星系地图仅 包含大约一百万个星系。 SKA 研究人员还找到了一种令人激动的替代方法,即利用望远镜快速扫描天 空。虽然这个方法以牺牲精度为代价,但可在短时间内探测更大的区域。“使用 这种方法绘制的地图,分辨率较低,”来自南非西开普大学的Mario Santos 道,“但对于回答有关宇宙几何形状与引力性质等重要问题已足够。”这种“强度绘图”的结果最早可在2025 年得出。 探索宇宙奥秘的新窗口 对天体物理学家而言,一些最大的问题与暗能量有关。暗能量是一种神秘物质,理论上可以使宇宙以前所未有的速度膨胀。“以使宇实现目前最精确的暗能 量探索,”来自美国约翰霍普金斯大学的Alvise Raccanelli 说道。“相比任 何其它实验,通过使用 3D 星系分布地图,我们可以更好地研究暗能量和检验爱 因斯坦广义相对论。”Alvise Raccanelli 补充道。根据星系分布的模式,研究 人员可非常精确地测量宇宙在过去数十亿年中的演化历史。 检验爱因斯坦引力理论是宇宙学家的又一个重要课题。“我们将探索大自然 是否存在所谓的‘第五种力’,”来自中国科学院国家天文台的赵公博说道,“第 种力的存在是宇宙学尺度上修正引力的确凿证据。”如此一个大型的宇宙物质分布地图还将打开一扇研究宇宙在大爆炸后最初 时刻的新窗口。“超大尺度上观测将向我们透露一些有关极早期宇宙的信息,” 来自英国曼彻斯特大学Jodrell Bank 天体物理学中心的Stefano Camera 说道。 通过该测量,研究人员可更加仔细地观察“宇宙暴涨”过程。暴涨理论认为我们 今天所能看到的星系与星系团等结构是由早期宇宙的微小扰动演化形成的。 科学家表示,研究宇宙的演化不仅仅可以依靠对过去的探索。“通过在两个 不同的时期(相隔十年)观察十亿个星系,SKA 将能够直接测量宇宙的膨胀,” 来自德国马克斯普朗克射电天文学研究所的Hans-Rainer Klckner 说道。相 对于人类寿命的时间尺度,宇宙膨胀的过程相对很缓慢,因此进行此类直接测量 “将是一种主要的技术成果以提供更多有关暗能量性质的信息,”Klckner 除了氢发射线的3D分布图以外,SKA 还将通过收集星系的总无线电波发射 信号绘制二维地图。“此类二维地图将包含数以亿计的星系,在第二阶段将包 含数十亿星系,由此我们可了解宇宙的形状是否与我们的理论预测类似,”来 自英国牛津大学的Matt Jarvis 说道。 Jarvis 谈到一系列问题可追溯到16 世纪哥白尼时代的基本物理原理。根 据此类原理,不管望远镜的观察角度如何, 物质的分布应大体相同。但是,最 近的观察结果显示,该结论(称为“统计均向性“)可能不成立。”若该结论 成立,将颠覆我们对宇宙的认识。“来自德国比勒费尔德大学的Dominik Schwarz 表示。 了解宇宙中最大的结构是如何形成的 2D地图还提供一种考察光射线如何被引力弯曲的新方式—–这是爱因斯坦 理论的早期预测,Arthur Eddington 等人于1919 年在一次日蚀期间首次测量到 光射线被引力弯曲。“通过测量SKA 所观察到的星系形状的细微变形,我们希望 探索暗物质在宇宙时间中发生的结构演变。“来自英国曼彻斯特大学的 Ian Harrison 说道。研究人员希望这可提供更多有关暗能量性质与结构如何在宇宙 中首次形成的重要线索。 SKA 并非该项任务的唯一实验——计划在未来十年进行的一系列实验将获 得大量的天体物理信息,以补充和检验 SKA 的研究发现。这些实验包括 Euclid WFIRST卫星、8 米直径大型综合巡天望远镜等,均使用可见光和红外光(而 不是无线电波)进行观测。“使用不同来源(氢射电辐射 VS 可见星光)和完全 不同的数据采集方法,有助于对不确定源进行检查与研究,“来自意大利罗马天 文台的Roberto Scaramella 说道。 英文原文:https://gitorious.org/radio-fisher/pages/SkaPressRelease 及http://english.nao.cas.cn/ns/icn/201501/t20150119_135454.html