随着科學技術的進步，人類已經能夠觀測和了解宇宙的很多方面，比如宇宙的起源、結構、組成、曆史等。但是，宇宙仍然有很多未知和神秘，比如宇宙的膨脹、暗物質、暗能量等。這些未知和神秘構成了宇宙的95%，被稱為“黑暗宇宙”。
為了揭開黑暗宇宙的奧秘，歐洲航天局（ESA）和美國國家航空航天局（NASA）于2022年6月聯合發射了歐幾裡得太空望遠鏡（Euclid），這是一顆專門用來探索暗物質和暗能量的太空望遠鏡。
歐幾裡得太空望遠鏡（Euclid）
它将繪制出有史以來最大的宇宙三維地圖，覆寫近三分之一的天空，包括距離地球100億光年的數十億個星系。歐幾裡得太空望遠鏡的任務是通過觀測星系的形狀、紅移和演化，來測量暗物質和暗能量的分布和影響，進而揭示它們的本質和性質。歐幾裡得太空望遠鏡将為人類對宇宙的認識帶來革命性的突破，也将為人類對宇宙的未來做出重要的預測。
三維宇宙地圖
暗物質：宇宙的隐形骨架
暗物質是一種不發光、不發射也不吸收任何電磁波的物質，它隻能通過引力作用來探測。暗物質在宇宙中占據了大約26%±1%的物質能量密度，遠遠超過了可見物質的4.9%。暗物質的存在可以解釋一些天文觀測中的現象，比如星系的旋轉曲線、星系團的引力透鏡效應、宇宙微波背景輻射的各向異性譜等。暗物質的本質還不清楚，可能是一種或多種未知的基本粒子，也可能是一種或多種未知的複合粒子，或者是一種或多種未知的天體，或者是一種或多種未知的實體現象。
歐幾裡得太空望遠鏡将利用星系的形變來探測暗物質的分布，這是一種引力透鏡效應的表現。引力透鏡效應是指光線在經過大品質天體的附近時，由于時空的彎曲而發生的偏折，就像經過了一個透鏡一樣。引力透鏡效應可以分為強引力透鏡效應和弱引力透鏡效應，前者會産生明顯的畸變，比如多重像、弧狀結構、環狀結構等，後者隻會産生微小的畸變，比如形狀的拉伸或壓縮等。
通過分析這些透鏡圖像的扭曲，天文學家可以繪制出星系團内暗物質的分布圖
利用星系的形變來探測暗物質的分布的原理是這樣的：當我們觀測一個遙遠的星系時，它的光線在到達我們之前，可能會經過一個或多個中間的天體，比如一個星系團。這些中間的天體會對光線産生引力透鏡效應，使得我們看到的星系的形狀發生變化。如果我們知道星系原來的形狀，或者假設星系的形狀是随機的，那麼我們就可以根據星系的形變來反推出中間天體的品質分布，進而确定其中暗物質的分布。這就是利用星系的形變來探測暗物質的分布的方法，也叫做弱引力透鏡方法。
引力透鏡效應
除了利用星系的形變來探測暗物質的分布的方法，還有其他的方法，比如利用星系的運動來探測暗物質的分布的方法，也叫做動力學方法。這個方法是根據星系的旋轉速度或者星系團的内部運動來推斷暗物質的分布，因為暗物質會提供額外的引力來維持星系或者星系團的穩定。
暗能量：宇宙的神秘驅動力
暗能量是一種使宇宙加速膨脹的力量，它占據了宇宙中大約68.9%±0.6%的物質能量密度，遠遠超過了可見物質和暗物質的總和。暗能量的存在可以解釋一些天文觀測中的現象，比如遙遠的超新星的亮度、宇宙微波背景輻射的各向異性譜、宇宙大尺度結構的形成等。暗能量的本質還不清楚，可能是一種或多種未知的能量場，也可能是一種或多種未知的實體常數，或者是一種或多種未知的實體現象。
歐幾裡得太空望遠鏡将利用星系的紅移來探測暗能量的作用，這是一種多普勒效應的表現。多普勒效應是指光源和觀測者之間的相對運動導緻的光線的波長的變化，就像火車的鳴笛聲在靠近和遠離時聽起來不一樣一樣。星系的紅移是指星系的光譜在經過宇宙空間的傳播後，由于宇宙的膨脹而發生的波長的增長，就像一種多普勒效應一樣。星系的紅移可以反映出星系與我們的距離，以及宇宙的膨脹速度。
如果我們知道星系的亮度，或者假設星系的亮度是一定的，那麼我們就可以根據星系的紅移來反推出星系的距離，進而确定宇宙的膨脹速度。這就是利用星系的紅移來探測暗能量的作用的方法，也叫做超新星标準燭光法。
除了利用星系的紅移來探測暗能量的作用的方法，還有其他的方法，比如利用宇宙大尺度結構的形成來探測暗能量的作用的方法，也叫做貝恩聲學振蕩法。這個方法是根據宇宙中的物質密度波動來推斷暗能量的作用，因為暗能量會影響宇宙中的物質密度波動的幅度和相位，進而影響宇宙中的星系分布。
星系的演化：宇宙的曆史書
星系的演化是指星系的形成和發展的過程，它受到宇宙的物質組成、膨脹速度、密度波動等因素的影響。星系的演化可以反映出宇宙的曆史，以及宇宙中各種物質和力量的作用。如果我們知道星系的年齡，或者假設星系的年齡是一定的，那麼我們就可以根據星系的演化來反推出宇宙的曆史，進而确定宇宙的物質組成、膨脹速度、密度波動等參數。這就是利用星系的演化來探測宇宙的曆史的方法，也叫做星系演化法。
利用星系的演化來探測宇宙的曆史的原理是這樣的：當我們觀測一個遙遠的星系時，它的光線在到達我們之前，會經曆宇宙的時間延遲，使得我們看到的是星系過去的樣子，而不是現在的樣子。這就相當于我們可以看到星系的曆史，進而可以了解宇宙的曆史。通過觀測不同距離的星系，我們可以看到宇宙不同階段的樣子，進而可以探測宇宙的演化。比如，我們可以觀測星系的形狀、大小、顔色、亮度、化學成分、結構、活動等特征，進而推斷出星系的年齡、溫度、品質、金屬豐度、形成方式、演化路徑等資訊。
除了利用星系的演化來探測宇宙的曆史的方法，還有其他的方法，比如利用宇宙微波背景輻射的各向異性譜來探測宇宙的曆史的方法，也叫做宇宙微波背景輻射法。這個方法是根據宇宙中的微波輻射的溫度和極化的不均勻性來推斷宇宙的曆史，因為宇宙中的微波輻射是宇宙最早的光，它記錄了宇宙的初期狀态和演化過程。
歐幾裡得太空望遠鏡的意義和價值
歐幾裡得太空望遠鏡是一個前所未有的宇宙探索項目，它将為人類對宇宙的認識帶來革命性的突破，也将為人類對宇宙的未來做出重要的預測。歐幾裡得太空望遠鏡的意義和價值有以下幾點：
- 它将揭示暗物質和暗能量的本質和性質，解決宇宙學的最大的謎團之一，也将為實體學的基本理論提供重要的檢驗和啟發。
- 它将繪制出宇宙的三維地圖，展示宇宙的結構和演化，也将為天文學的觀測和研究提供寶貴的資料和資源。
- 它将探索宇宙的起源和命運，回答宇宙的最終問題之一，也将為人類的哲學和文化提供深刻的思考和啟示。
歐幾裡得太空望遠鏡是人類對宇宙的一次大膽的嘗試和挑戰，它将打開一個新的視野和領域，讓我們看到一個更加廣闊和精彩的宇宙，也讓我們對自己和世界有一個更加清晰和全面的認識。
#暗物質##暗能量##宇宙#