大揭秘!在JWST望遠鏡發射後,我們或許能更了解暗物質

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡將向我們揭示哪些關於暗物質的資訊?

詹姆斯-韋伯太空望遠鏡或許可以幫助我們解決暗物質迫在眉睫的謎團。

圖源:Northrop Grumman

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暗物質是一種神秘的、不可見的物質形式,我們認為它約佔已知宇宙的27%,比可見物質多出約6倍。雖然它在宇宙中佔了相當大的比重,但自從1933年瑞士裔美籍天文學家弗裡茨·茲威基首次提出它的存在以來,我們一直無法理解這種物質究竟為何物。到目前為止,暗物質從未被人類直接探測到。

雖然詹姆斯-韋伯太空望遠鏡不能直接 「看到 「暗物質,但科學家們認為,通過測量它對周圍環境的影響,這個望遠鏡可以給出關於暗物質的一些主要問題的答案,而這個過程將大大推進我們對整個宇宙的認識。

科學家們並未確切地知道暗物質是由什麼構成的,他們仍在試圖研究出一種直接探測它的方法。目前,科學家們正在歐洲核子研究組織(CERN)的大型強子對撞機(LHC)實驗中持續最佳化這種方法。與這些正在進行中的實驗不同,詹姆斯-韋伯太空望遠鏡不能直接探測到暗物質,但它可以研究暗物質對正常的、可見的物質的影響。

圖源:HUBBLE

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「當你觀察暗物質時,你似乎必須總是採取一種‘迂迴’的方式,因為你無法看到它們。但是詹姆斯-韋伯太空望遠鏡確實有能力以新的、正交的方式來了解暗物質並觀察星系的動態。「太空望遠鏡科學研究所的項目科學家克勞斯·龐託皮丹在5月份的一次新聞發佈會上告訴Space。

舉個例子,作為檢測暗物質的一種 「迂迴 「的方法,天文學家可以利用現有技術來測量恆星和星系的質量。暗物質存在的主要證據就是,如果沒有大量不可見的質量,許多星系根本不可能像它們現在正在做的那樣移動——它們甚至根本都不會存在。

為了幫助天文學家更精確地定位暗物質,詹姆斯-韋伯太空望遠鏡將拍攝極其清晰的圖像,從中研究人員將能觀察到由引力透鏡效應引起的干擾,而這將為他們指出「不可見的質量」所潛伏的角落。引力透鏡效應是愛因斯坦的廣義相對論所描述的一種現象。在這種現象下,當一束光經過一個大質量的物體時,由於時空結構被質量輕微彎曲,光的方向將會發生輕微的偏轉。

圖源:HUBBLE

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在為遙遠的星系成像時,詹姆斯-韋伯太空望遠鏡可以找到這些質量,並確定什麼是 「缺失的「(或無法觀察到的)——這很可能就是暗物質。「詹姆斯-韋伯太空望遠鏡特別適合這種類型的測繪,因為它輸出的極度清晰的圖像將能觀測到非常微小的干擾。而且正因為它可以看到如此深的空間,詹姆斯-韋伯太空望遠鏡才能接觸到更多的背景星系來測量這種引力透鏡效應造成的干擾,「NASA在關於詹姆斯-韋伯太空望遠鏡的一份概況資料中如是介紹。

「而且,詹姆斯-韋伯太空望遠鏡將能觀察到關於星系演化的許多統計資料,「概況資料補充說,「科學家可以把這些觀察結果與暗物質在這一過程中所發揮何等作用的理論進行比較,從而對星系中暗物質的數量和性質有相應了解。「

圖源:NASA

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詹姆斯-韋伯太空望遠鏡的設計是為了看到比我們以前所能看到的更遠的空間,而這也將使它「看到」更遠的時間。通過在深空中進行這些觀察,詹姆斯-韋伯太空望遠鏡將會繼續研究宇宙及其星系的早期開端,以及暗物質在它們的演變中可能發揮的作用。

龐託皮丹說,科學家們正在繼續努力了解宇宙早期星系的形成時間。這樣的形成過程是「由暗物質演化模型驅動,並在不同的時間給最初的星系設置不同的參數「。

龐託皮丹補充說,詹姆斯-韋伯太空望遠鏡可以用來測量宇宙中那些最早形成的星系的一些基本參數,讓我們更好地了解它們的光度和質量分佈等等。

BY: Chelsea Gohd

FY: Céline

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選文:天文志願文章組-

翻譯:天文志願文章組-Céline

審核:天文志願文章組-

終審:天文志願文章組-零度星系

排版:天文志願文章組-零度星系

美觀:天文志願文章組-

參考資料

1.維基百科全書

2.天文學名詞

3.原文來自:https://www.space.com/james-webb-space-telescope-dark-matter-science

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