美拟建月球望远镜观测大爆炸前的宇宙(组图)

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美国海军研究实验室的科学家日前称，他们目前正在研究如何在月球上装配天文望远镜，这种月球望远镜一旦投入使用，将可以观测到宇宙大爆炸前的“黑暗时代”。

　　望远镜将建在月球上

　　在这些研究的各项任务方案中，有一项由海军研究实验室领导，称为“黑暗时代月球干涉测量仪”，即天文学家们将在月球上设置一台望远镜，对宇宙诞生后前1亿年中的一个时代进行研究。虽然夜空中布满了星星，但这些恒星并不是在宇宙大爆炸后马上就形成的。其间有一段时间宇宙中根本没有恒星存在，因而也没有一点星光，这就是人们目前所说的“黑暗时代”。宇宙中最丰富的元素是氢。它是形成恒星、行星乃至人类的“原材料”。幸运的是，氢原子可在电磁频谱的射电波长部分产生一个信号，这个波长为21厘米的信号，远远超出了人眼可看到的波长范围。如果能探测到这些来自黑暗时代氢原子的信号，天文学家就将能从根本上认识首批恒星、首批星系及最终的现代宇宙是如何演变的。

　　由于宇宙是不断膨胀的，因此，来自这些遥远的氢原子的信号将被延展(或称红移)到更长的波长上，波长甚至长达几米。由于射电波长上的天文观测已有很长历史，这部分电磁频谱目前已被广泛应用于各种民用和军用通信传输，且其传输信号的强度是天文学家要探测的氢原子信号的数百万倍。此外，地球上层大气的电离化(电离层)使得天文信号在抵达地面望远镜前会发生扭曲失真。月球的背面既没有大气，也不存在地球的遮挡问题，这对于灵敏度要求很高的黑暗时代望远镜来说是一个近乎理想的环境。在“黑暗时代月球干涉测量仪”方案中，科学家和工程师们将利用他们在“月球出击科学射电天文台”的研究经验，探讨新式天线构造、天线部署方法、可耐受月球恶劣环境的电子器件及相关技术，以便为制订下个年代的月球望远镜研发路标做准备。

　　“月球出击科学射电天文台”任务方案是由美国宇航局出资的，将在月球正面设立一个小型射电望远镜阵列。海军研究实验室项目负责人约瑟夫-拉兹奥博士指出，“黑暗时代月球干涉测量仪”将成为目前已建造的最强大的望远镜之一，并将使人类以前所未有的近距离了解宇宙的起源和命运。拉兹奥博士说：“探测黑暗时代为观测早期宇宙演化提供了机遇。如同目前的宇宙学研究让人们着迷和惊奇一样，我预计‘黑暗时代月球干涉测量仪’将增进人类对宇宙的认识，并带来预料不到的发现。”在论及该研究项目时，实验室的高级天文学家科特-威勒博士称：“很显然，在月球上建设望远镜是一项长期项目，不过我对方案的启动感到非常兴奋。”

　　观测大爆炸前的宇宙

　　宇宙大爆炸理论是俄裔美国科学家伽莫夫在1948年提出来的。该理论认为，宇宙开始是个高温致密的火球，它不断地向各个方向迅速膨胀。当温度和密度降低到一定程度，宇宙发生剧烈的核聚变反应。随着温度和密度的降低，宇宙早期存在的微小涨落在引力作用下不断增大，最后逐渐形成今天宇宙中的各种天体。宇宙微波背景辐射是宇宙中最古老的光。按照宇宙大爆炸理论，约140亿年前(关于宇宙年龄，还有不同的说法)，宇宙形成之初，致密物质像笼子一样禁锢了所有辐射，大爆炸后30万年，随着这些物质密度的下降，微波背景辐射才得以挣脱束缚。就像恐龙化石能让我们认识若干万年前的恐龙一样，这种“化石”光可以不受阻挡地穿越茫茫宇宙，让我们了解宇宙“婴儿时期”的各种信息。

　　根据目前的理论，科学家们打破了过去关于宇宙大爆炸之前能量和时空弯曲是无限的说法，他们表示利用现代的工具的方法有可能穿过宇宙大爆炸看见以前的时间。最新的一项研究发现，不管宇宙大爆炸之前的能量和时空弯曲水平有多高，它们终归是有限的。如今，科学家们似乎能找出线索，推断出宇宙在大爆炸之前的样子。为了探寻宇宙的历史，美国宾夕法尼亚州大学的理论物理学家马丁-波久华德将回圈量子重力应用到宇宙学，希望破解宇宙内在结构运行的神秘规律。波久华德称，如果在宇宙大爆炸后这些证据对宇宙仍有影响，那么就可以通过天文观测和计算机建模来进行观察。然而，波久华德意识到，一些有关宇宙历史的知识还是不可逆转地消失了。例如，就单纯现今宇宙的大小而言，科学家们还无法得知在宇宙大爆炸前宇宙的大小是如何变化的。

　　截至目前，没有人能够确定这个计划是否可行，甚至无法确定美国宇航局究竟会不会再次送宇航员上月球。但参与这一项目的研究人员称，如果相关设备研发出来，将有助于解答宇宙形成方面的问题，包括早期的太空云团如何形成了银河系等一系列问题。两个研究小组都希望研发出能够收集超长波长的信号，这些信号是数十万年前宇宙各种活动引发的无线电信号。在那个时候，整个宇宙大部分由神秘的暗物质、氢和氦组成。对于宇宙如何演变成如今的各种星系，科学家们有着多种理论，而一旦月球无线电望远镜项目获得成功，将有助于科学家论证各自的理论。