@ 2018.08.17 , 13:00

寻找宇宙中暗物质的微型卫星

寻找宇宙中暗物质的微型卫星
credit:锐景创意

“HaloSat”卫星于2018年5月被送进国际空间站,并于2018年7月中旬被国际空间站的宇航员部署到轨道上。这颗微型卫星大约只有一个鞋盒那么大,重量仅为12公斤。但别让这个“小东西”迷惑了你,这颗价值370万美元的卫星被设计用来执行一项大型科学任务——帮助科学家通过研究环绕银河系热气体中的X射线来寻找宇宙中丢失的物质。

这种微型的探测器象征着技术的进步,同时也为未来的卫星设计树立了一个好榜样。这种微型探测器可以用来完成许多研究任务,但是其成本只占研究成本的一小部分。

“HaloSat”的首席研究员,爱荷华大学物理学和天文学教授菲尔普·卡莱特在电邮中解释说,科学家们已经通过测量宇宙微波背景计算了宇宙在大爆炸40万年后的总质量。他表示:“当宇宙还年轻的时候,物质都是同样的形式(电离的氢和氦)存在,所以很容易测量”。在那之后,宇宙开始合成各种物质——例如恒星、星系、行星以及星系间气体。但当科学家们测量他们在宇宙中所能看到的东西时,他们发现这些物质的质量只占年轻宇宙质量的三分之二。卡莱特教授表示,最可能的情况是:缺失的那三分之一物质以热气体的形式存在,这些气体要么以光晕的形式被引力束缚在星系,要么悬浮在星系之间的丝状物上。到目前为止,科学家很难通过测量来确定哪种解释是正确的。

卡莱特教授解释道:“我们很不善于观察热气体,热气体只能通过其发出的X射线来测量。X射线只能在太空中检测,现有的X射线观测站的观测范围又太小,这使得研究银河系的热气体光晕变得极其困难”。

卡莱特教授解释说:“HaloSat旨在解决这个问题。尽管它很小,但它携带有3个X射线探测器,能够观测到10度宽的视野(大致相当于10个满月)。实际上,HaloSat在测量天空的大部分区域时效率更高,因为我们的视野范围很大”。虽然HaloSat还不够灵敏,无法从星系的“细丝”中探测到来自气体的X射线,但它能够提供有关银河系光晕的信息,然后可以推断出宇宙其它星系光晕中的热气体数量。

HaloSat卫星也是现代卫星如何革新太空研究的一个例子:现代卫星在符合尺寸标准的情况下也可以使用其它探测器曾经用过的组件。例如,HaloSat的动力就来自于一个原本为其它卫星设计的太阳能电池阵列,其中包含了一个使用廉价传感器的恒星跟踪装置。卡莱特教授表示,十年前,该设备的成本约为100万美元,但现在只需几千美元。

本文译自 howstuffworks,由译者 Lough 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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