中国天文科普网(天文|探索宇宙奥秘)

“用星系自转曲线可以侦测到暗物质。”“引力波是一种探索宇宙的理想工具。”“詹姆士·韦伯太空望远镜何时升空?”……在刚刚结束的2018腾讯WE大会上,世界顶尖科学家阐释了人类探索宇宙的先进方法、技术和工具,相信在不久的将来可以揭开宇宙神秘面纱。

宇宙中是否存在额外维度和暗物质

从目前的观测看来,人类生活在一个均匀的,各向同性的三维空间加上一维时间,即四维时空中。

“宇宙超乎我们所见的范围,有些人觉得,只要是看不见的东西就不存在。但是,也可能存在我们还确实不知道的更多维度的世界。额外维度就是因为太小,所以看不见。” 美国国家科学院院士、哈佛大学理论物理学教授丽莎·兰道尔表示,额外维度没有理由不存在,爱因斯坦的方程在任意数量的维度当中都是适用的。

《星际穿越》中的五维空间

丽莎·兰道尔和她的团队发现了隐藏维度的方法。丽莎·兰道尔说:“在高维度空间当中存在类似膜的物体,我们所知道的所有事情,其实都被聚集在一张膜上。通过膜,我们有很多有趣的发现,这里可能会有新的方式能够隐藏额外维度。”

同时,丽莎·兰道尔也坚信暗物质的存在。她认为,一些分布在宇宙间的暗物质能够影响天体运转,甚至改变彗星运行的轨迹,诱发星体间的撞击。目前,通过星系自转曲线、星系团、引力透镜、子弹星团等可以侦测到暗物质。

引力波开启宇宙大发现

基普·索恩被誉为当代天体物理学领导者之一,因对引力波探测作出的贡献获得2017年诺贝尔物理学奖。

作为《星际穿越》科学顾问的索恩在片场指导演员

400年前,随着伽利略发明小光学望远镜,发现木星的4颗卫星,基于电磁波的天文学就此诞生。3年前,基普·索恩和他的同事们用引力波观测到黑洞碰撞,开创了引力波天文学。

“根据物理学原理,能够从遥远的宇宙传播过来并携带远方信息的波,目前只有两种。第一种是X射线、光、无线电等电磁波,第二种是引力波。”基普·索恩说,引力波能够不受阻挡穿过行进中的天体,可以携带过去从未被观测过的天文信息。

基普·索恩说,“引力波赋予了人类一种探索宇宙的新方法,会使我们对于宇宙的认识完全不同于过去。未来,将引力波观测和电磁波观测结合起来会有更多、更大的发现。”

LIGO是借助于激光干涉仪来聆听来自宇宙深处引力波的大型研究仪器。基普·索恩说:“2017年8月,因技术升级关闭了LIGO。预计2019年2月,LIGO将重启。未来,我们可以经常看到黑洞与中子星发生碰撞,能够更好地研究中子星内核物质的物理现象、物理规律。”

新一代“太空之眼”将问世

詹姆斯·韦伯太空望远镜是美国航空航天局、欧洲航天局和加拿大航空航天局联合研发的红外线观测用太空望远镜,是哈勃太空望远镜的继任者,将成为下一代空间天文台。欧洲航天局科学与探索高级顾问马克·麦考林表示,“随着宇宙不断拓展,可见程度越来越低,通过詹姆斯·韦伯望远镜能够看到地面上无法肉眼观察的波长。”

詹姆斯·韦伯太空望远镜可用于研究太阳系当中的一些恒星和行星,了解太阳系是如何形成和演进的。在太阳系之外,探测银河系的形成和演进。

马克·麦考林认为,“其实,每一个星系都有大量的恒星和行星,在某一些行星上可能会有生命。詹姆斯韦伯太空望远镜会帮助人类了解宇宙奥妙,包括恒星的起源、星系起源以及银河系的一些神秘之处。”

马克·麦考林一生致力于观测宇宙,如今他正着力推动世界最强太空望远镜詹姆斯·韦伯太空望远镜的升空。马克·麦考林说:“今年,我们把遮阳板和望远镜放在测试箱当中进行测试时,发现一些原本起固定作用的螺帽脱落。我们正在进行维修,我们期待能够在2021年实现詹姆斯·韦伯太空望远镜的成功发射。”

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