捕捉宇宙指紋,解碼暗黑宇宙,JUST光譜望遠鏡即將啟程|科技前沿

人類對宇宙的認知,始於仰望星空,成於“看見”細節,而昇華於“解讀”光背後的秘密科技。從伽利略用望遠鏡發現月球環形山和木星衛星,到哈勃觀測到星系紅移、證實宇宙膨脹,每一次觀測工具的革新,都並非簡單的視野延伸,而是一次對既有“視界”與思維疆界的重塑。

捕捉宇宙指紋,解碼暗黑宇宙,JUST光譜望遠鏡即將啟程|科技前沿

冷湖塞什騰山臺址

當我們於靜謐之夜,沉醉於璀璨星河的視覺詩意時,一個更驚人的事實是:那些閃爍的璀璨星光,竟只佔據宇宙總物質的不到5%科技。而宇宙中超過95%的成分,是那神秘未知的暗物質與暗能量,宛如懸掛於物理學聖殿之上的兩顆幽邃謎團,在輕輕叩問人類認知的邊界。暗物質透過引力塑造星系結構;暗能量則以反引力的形式推動宇宙加速膨脹。理解它們,很可能將引發繼相對論和量子力學之後的又一次物理學革命。

全球科學家為此奮鬥了數十年科技。從深埋地下的直接探測實驗,到遍佈全球的間接觀測網路,一代代科學家接力前行。但至今仍未能直接探測到暗物質,對暗能量的本質也知之甚少,這也催生了新一代國際觀測計劃:美國的DESI 計劃、歐洲的Euclid 空間望遠鏡、日本的Subaru-PFS等,都在瞄準宇宙的奧秘、不斷探索。

在這場全球參與的宇宙解密競賽中,中國天文學正迎頭趕上,但在地面光學光譜觀測能力上,仍與國際先進水平存在差距科技。國內已執行的郭守敬望遠鏡(LAMOST)在恆星光譜巡天方面成就突出,墨子巡天望遠鏡(WFST)則專注於影像巡天與時域天文觀測。預計2027年發射的中國空間站巡天空間望遠鏡(CSST)將在星系成像領域實現突破,但由於其光譜解析度有限,仍需地面大型光譜望遠鏡的協同觀測,才能精確測定遙遠星系的距離與運動狀態。

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JUST光譜望遠鏡建設啟動會

正是在這一關鍵背景下,JUST望遠鏡專案應運而生科技。它不僅是我國“空—地”協同觀測體系的重要一環,更將以卓越的光譜觀測能力,深度解讀宇宙的結構與演化。

JUST是一臺4.4米口徑的光譜望遠鏡,部署於青海冷湖天文賽什騰山觀測臺址科技。這裡大氣潔淨、夜空黑暗,是世界一流的天文觀測聖地。光譜如同宇宙的“指紋”,每一束穿越億年的光,都編碼著暗物質的分佈痕跡與暗能量的膨脹印記。JUST正是為捕捉這些宇宙指紋而打造——透過獲取數千萬星系的光譜,解讀宇宙的深層脈動。

JUST的核心科學目標,是探究暗能量的本質科技。與國際同類裝置相比,JUST將具備全球最高的光纖定位密度,焦面上可同時放置超過2000根光纖,相當於2000只“宇宙觸手”,能一次性捕獲密集天區的光譜。例如,當前DESI巡天在星系團區域的觀測覆蓋率僅10%–20%,而JUST有望將其提升至90%以上,從而在星系團與暗能量研究方面實現突破。與此同時,WFST、CSST等望遠鏡均以大視場影像巡天為主,預期會發現大量具有重要科學價值的暫現源等候選目標天體,JUST將為這些目標提供高精度光譜觀測,揭示其物理本質,構建從發現到精測的高效觀測體系。

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JUST光譜望遠鏡總體設計圖

JUST望遠鏡採用4.4米拼接鏡面與雙焦點光學設計,支援快速切換巡天與後隨觀測模式科技。其三大終端:多目標光纖光譜儀、長縫光譜儀與高分辨光譜儀,將分別致力於揭示暗黑宇宙、追蹤動態宇宙、探測系外宜居行星。

未來5年內,JUST計劃觀測上千萬星系,繪製精細的宇宙三維地圖,精確測量宇宙膨脹歷史科技。憑藉頂級臺址與先進技術,JUST將開展我國自主大規模星系光譜巡天,推動中國天文學從“資料消費者”邁向“宇宙解讀者”。

作為JUST團隊的一員,我們深知探索之路充滿挑戰科技。但我們站在冷湖之巔,不僅是為建造一臺望遠鏡,更是為了在此豎起一座向未知發問的燈塔。這條通往宇宙最深暗處的道路,我們誠邀每一位懷揣星空夢想的人,一同見證。

作者科技:上海交通大學JUST團隊

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