随着科学技术的进步，人类已经能够观测和理解宇宙的很多方面，比如宇宙的起源、结构、组成、历史等。但是，宇宙仍然有很多未知和神秘，比如宇宙的膨胀、暗物质、暗能量等。这些未知和神秘构成了宇宙的95%，被称为“黑暗宇宙”。
为了揭开黑暗宇宙的奥秘，欧洲航天局（ESA）和美国国家航空航天局（NASA）于2022年6月联合发射了欧几里得太空望远镜（Euclid），这是一颗专门用来探索暗物质和暗能量的太空望远镜。
欧几里得太空望远镜（Euclid）
它将绘制出有史以来最大的宇宙三维地图，覆盖近三分之一的天空，包括距离地球100亿光年的数十亿个星系。欧几里得太空望远镜的任务是通过观测星系的形状、红移和演化，来测量暗物质和暗能量的分布和影响，从而揭示它们的本质和性质。欧几里得太空望远镜将为人类对宇宙的认识带来革命性的突破，也将为人类对宇宙的未来做出重要的预测。
三维宇宙地图
暗物质：宇宙的隐形骨架
暗物质是一种不发光、不发射也不吸收任何电磁波的物质，它只能通过引力作用来探测。暗物质在宇宙中占据了大约26%±1%的物质能量密度，远远超过了可见物质的4.9%。暗物质的存在可以解释一些天文观测中的现象，比如星系的旋转曲线、星系团的引力透镜效应、宇宙微波背景辐射的各向异性谱等。暗物质的本质还不清楚，可能是一种或多种未知的基本粒子，也可能是一种或多种未知的复合粒子，或者是一种或多种未知的天体，或者是一种或多种未知的物理现象。
欧几里得太空望远镜将利用星系的形变来探测暗物质的分布，这是一种引力透镜效应的表现。引力透镜效应是指光线在经过大质量天体的附近时，由于时空的弯曲而发生的偏折，就像经过了一个透镜一样。引力透镜效应可以分为强引力透镜效应和弱引力透镜效应，前者会产生明显的畸变，比如多重像、弧状结构、环状结构等，后者只会产生微小的畸变，比如形状的拉伸或压缩等。
通过分析这些透镜图像的扭曲，天文学家可以绘制出星系团内暗物质的分布图
利用星系的形变来探测暗物质的分布的原理是这样的：当我们观测一个遥远的星系时，它的光线在到达我们之前，可能会经过一个或多个中间的天体，比如一个星系团。这些中间的天体会对光线产生引力透镜效应，使得我们看到的星系的形状发生变化。如果我们知道星系原来的形状，或者假设星系的形状是随机的，那么我们就可以根据星系的形变来反推出中间天体的质量分布，从而确定其中暗物质的分布。这就是利用星系的形变来探测暗物质的分布的方法，也叫做弱引力透镜方法。
引力透镜效应
除了利用星系的形变来探测暗物质的分布的方法，还有其他的方法，比如利用星系的运动来探测暗物质的分布的方法，也叫做动力学方法。这个方法是根据星系的旋转速度或者星系团的内部运动来推断暗物质的分布，因为暗物质会提供额外的引力来维持星系或者星系团的稳定。
暗能量：宇宙的神秘驱动力
暗能量是一种使宇宙加速膨胀的力量，它占据了宇宙中大约68.9%±0.6%的物质能量密度，远远超过了可见物质和暗物质的总和。暗能量的存在可以解释一些天文观测中的现象，比如遥远的超新星的亮度、宇宙微波背景辐射的各向异性谱、宇宙大尺度结构的形成等。暗能量的本质还不清楚，可能是一种或多种未知的能量场，也可能是一种或多种未知的物理常数，或者是一种或多种未知的物理现象。
欧几里得太空望远镜将利用星系的红移来探测暗能量的作用，这是一种多普勒效应的表现。多普勒效应是指光源和观测者之间的相对运动导致的光线的波长的变化，就像火车的鸣笛声在靠近和远离时听起来不一样一样。星系的红移是指星系的光谱在经过宇宙空间的传播后，由于宇宙的膨胀而发生的波长的增长，就像一种多普勒效应一样。星系的红移可以反映出星系与我们的距离，以及宇宙的膨胀速度。
如果我们知道星系的亮度，或者假设星系的亮度是一定的，那么我们就可以根据星系的红移来反推出星系的距离，从而确定宇宙的膨胀速度。这就是利用星系的红移来探测暗能量的作用的方法，也叫做超新星标准烛光法。
除了利用星系的红移来探测暗能量的作用的方法，还有其他的方法，比如利用宇宙大尺度结构的形成来探测暗能量的作用的方法，也叫做贝恩声学振荡法。这个方法是根据宇宙中的物质密度波动来推断暗能量的作用，因为暗能量会影响宇宙中的物质密度波动的幅度和相位，从而影响宇宙中的星系分布。
星系的演化：宇宙的历史书
星系的演化是指星系的形成和发展的过程，它受到宇宙的物质组成、膨胀速度、密度波动等因素的影响。星系的演化可以反映出宇宙的历史，以及宇宙中各种物质和力量的作用。如果我们知道星系的年龄，或者假设星系的年龄是一定的，那么我们就可以根据星系的演化来反推出宇宙的历史，从而确定宇宙的物质组成、膨胀速度、密度波动等参数。这就是利用星系的演化来探测宇宙的历史的方法，也叫做星系演化法。
利用星系的演化来探测宇宙的历史的原理是这样的：当我们观测一个遥远的星系时，它的光线在到达我们之前，会经历宇宙的时间延迟，使得我们看到的是星系过去的样子，而不是现在的样子。这就相当于我们可以看到星系的历史，从而可以了解宇宙的历史。通过观测不同距离的星系，我们可以看到宇宙不同阶段的样子，从而可以探测宇宙的演化。比如，我们可以观测星系的形状、大小、颜色、亮度、化学成分、结构、活动等特征，从而推断出星系的年龄、温度、质量、金属丰度、形成方式、演化路径等信息。
除了利用星系的演化来探测宇宙的历史的方法，还有其他的方法，比如利用宇宙微波背景辐射的各向异性谱来探测宇宙的历史的方法，也叫做宇宙微波背景辐射法。这个方法是根据宇宙中的微波辐射的温度和极化的不均匀性来推断宇宙的历史，因为宇宙中的微波辐射是宇宙最早的光，它记录了宇宙的初期状态和演化过程。
欧几里得太空望远镜的意义和价值
欧几里得太空望远镜是一个前所未有的宇宙探索项目，它将为人类对宇宙的认识带来革命性的突破，也将为人类对宇宙的未来做出重要的预测。欧几里得太空望远镜的意义和价值有以下几点：
- 它将揭示暗物质和暗能量的本质和性质，解决宇宙学的最大的谜团之一，也将为物理学的基本理论提供重要的检验和启发。
- 它将绘制出宇宙的三维地图，展示宇宙的结构和演化，也将为天文学的观测和研究提供宝贵的数据和资源。
- 它将探索宇宙的起源和命运，回答宇宙的最终问题之一，也将为人类的哲学和文化提供深刻的思考和启示。
欧几里得太空望远镜是人类对宇宙的一次大胆的尝试和挑战，它将打开一个新的视野和领域，让我们看到一个更加广阔和精彩的宇宙，也让我们对自己和世界有一个更加清晰和全面的认识。
#暗物质##暗能量##宇宙#