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宇宙由什么组成?载着望远镜的巨大气球在太空寻找答案 | TED 2019 现场报道

王毓婵2019-04-19 06:57:19

像在显微镜下观察样本那样观察恒星。

以人类的漫长历史为背景,宇宙学在很长一段时间里都更像是一门幽深玄奥的抽象哲学——直到现代科学将它接管,人类得以使用数字、公式与望远镜重新认识太空。

宇宙是广袤空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称。关于它的起源,大多数科学家接受了“宇宙大爆炸”的说法。宇宙学家通常所指的大爆炸观点为:宇宙是在过去有限的时间之前,由一个密度极大且温度极高的太初状态演变而来的。

虽然大型粒子加速器所进行的实验结果支持了这一理论,但由于当前技术原因,粒子加速器所能达到的高能范围还十分有限,因而到目前为止,还没有证据能够直接或间接描述膨胀初始的极短时间内的宇宙状态。

目前证实大爆炸理论的主流实验方式是,科学家通过观测宇宙中氢元素的丰度,并将其和理论所预言的宇宙早期通过核反应所形成的这些元素的理论丰度值进行比较。

人类关于宇宙的认识在过去一百年中取得了了不起的进展,但相较宇宙深处无数的未知,目前被我们了解的内容还很少。

Erika Hamden 就是探索宇宙构成的天体物理学家之一。她的方式是,做一个巨大的望远镜,再用气球将它送到宇宙边缘去。

“当我们观察宇宙时,我们可以看到闪亮的恒星和庞大的星云,但我们看不出来它们是如何由原子构成的。研究构成宇宙的原子,比如氢,将会帮助我们了解星系和恒星是如何形成的,以及宇宙是如何进化的。”Erika Hamden 说。

Erika Hamden 在 TED 现场展示了两张照片,一张是由普通天文望远镜拍摄的恒星照片,一张是由能够分辨所有原子构成的望远镜拍摄的照片,能够看出二者有明显的差别。

左为仅展示天体本身的相片,右为展示所有原子构成的相片

2008 年,Erika Hamden 开始了她的 Faint Intergalactic medium Redshifted Emission Balloon 计划,简称为 FIREBall,译为“火球”。这是一种紫外望远镜,能够观察到星系和氢气云的微弱光线。一个巨大的气球会将它带到距离平流层 13 万英尺的太空边缘,持续一晚,以观察天体的原子构成。

“我们只会在太空边缘进行研究,因为如果飞到外太空,研究成本会很高。”Erika Hamden 说。

仅仅是开发和打造这台望远镜,Erika Hamden 的团队就用了整整十年的时间。最初,她在加州理工大学开启了这个计划,后来又加入了亚利桑那大学和 Steward 天文台。在这期间,她获得了国家科学基金会和 NASA 等提供的资金支持。

升空前的晚上,Erika Hamden 的团队与他们的巨大望远镜合影

2018 年,Erika Hamden 终于第一次也是唯一一次把望远镜送上了天空。在 TED 现场,她展示了一张气球飞过月亮的照片。“我非常喜欢这张照片,但我看到它的时候总是想哭。”

“当气球充满气的时候,它的形状应该是非常饱满的。但照片上的它看起来是泪滴状的。”Erika Hamden 说,气球出现了一个洞,它并没有把望远镜送到该去的地方。第二天,望远镜坠落在墨西哥的沙漠,并没有给团队带来他们想要的照片。

“它确实是一个失败。但如果我们停滞不前的话,它就会成为一个永恒的失败。”Erika Hamden 说,她的团队会继续尝试把望远镜送向太空边缘,直到成功的那天到来。

题图/TED

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