尋找宇宙中暗物質的微型衛星

credit:銳景創意

「HaloSat」衛星於2018年5月被送進國際空間站，並於2018年7月中旬被國際空間站的宇航員部署到軌道上。這顆微型衛星大約只有一個鞋盒那麼大，重量僅為12公斤。但別讓這個「小東西」迷惑了你，這顆價值370萬美元的衛星被設計用來執行一項大型科學任務——幫助科學家通過研究環繞銀河系熱氣體中的X射線來尋找宇宙中丟失的物質。

這種微型的探測器象徵著技術的進步，同時也為未來的衛星設計樹立了一個好榜樣。這種微型探測器可以用來完成許多研究任務，但是其成本只佔研究成本的一小部分。

「HaloSat」的首席研究員，愛荷華大學物理學和天文學教授菲爾普·卡萊特在電郵中解釋說，科學家們已經通過測量宇宙微波背景計算了宇宙在大爆炸40萬年後的總質量。他表示：「當宇宙還年輕的時候，物質都是同樣的形式(電離的氫和氦)存在，所以很容易測量」。在那之後，宇宙開始合成各種物質——例如恆星、星系、行星以及星系間氣體。但當科學家們測量他們在宇宙中所能看到的東西時，他們發現這些物質的質量只佔年輕宇宙質量的三分之二。卡萊特教授表示，最可能的情況是：缺失的那三分之一物質以熱氣體的形式存在，這些氣體要麼以光暈的形式被引力束縛在星系，要麼懸浮在星系之間的絲狀物上。到目前為止，科學家很難通過測量來確定哪種解釋是正確的。

卡萊特教授解釋道：「我們很不善於觀察熱氣體，熱氣體只能通過其發出的X射線來測量。X射線只能在太空中檢測，現有的X射線觀測站的觀測範圍又太小，這使得研究銀河系的熱氣體光暈變得極其困難」。

卡萊特教授解釋說：「HaloSat旨在解決這個問題。儘管它很小，但它攜帶有3個X射線探測器，能夠觀測到10度寬的視野(大致相當於10個滿月)。實際上，HaloSat在測量天空的大部分區域時效率更高，因為我們的視野範圍很大」。雖然HaloSat還不夠靈敏，無法從星系的「細絲」中探測到來自氣體的X射線，但它能夠提供有關銀河系光暈的信息，然後可以推斷出宇宙其它星系光暈中的熱氣體數量。

HaloSat衛星也是現代衛星如何革新太空研究的一個例子：現代衛星在符合尺寸標準的情況下也可以使用其它探測器曾經用過的組件。例如，HaloSat的動力就來自於一個原本為其它衛星設計的太陽能電池陣列，其中包含了一個使用廉價感測器的恆星跟蹤裝置。卡萊特教授表示，十年前，該設備的成本約為100萬美元，但現在只需幾千美元。

本文譯自 howstuffworks，由譯者 Lough 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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