这是一个令人兴奋又发人深省的想法：我们在宇宙中能看到和测量到的所有行星、星系、星光和其他物体，只占存在的 5%。其余的 95% 被两个谜团所吞噬，一个是 暗物质，另一个是 暗能量。科学家们通过它们对周围宇宙产生的引力效应得知它们的存在，但无法直接探测到它们。
然而，在 7 月 1 日，欧洲空间局的一项新任务可能会帮助科学家们更接近解开暗物质和暗能量的双重谜团。欧几里得太空望远镜将于不早于美国东部时间上午 11:11 从卡纳维拉尔角空军基地发射升空，搭载 SpaceX 猎鹰 9 号火箭。美国宇航局 将于上午 10:30 开始直播发射过程。
发射升空后，欧几里得将花费约 30 天时间到达其运行轨道，绕行拉格朗日点 2 (L2)。这是一个位于地太阳系外围百万英里远的地方，欧几里得可以在此与地球保持相对稳定的位置。詹姆斯·韦伯太空望远镜 也绕行 L2。
一旦到位并运行，欧几里得将开始一项预计为期六年的任务，它将survey 天空约三分之一的区域，仔细测量距离我们 100 亿光年远的数十亿个星系的形状，以一窥暗物质和暗能量塑造我们宇宙的方式。为此，重约 4,600 磅的太空望远镜将使用其四英尺宽的主镜，收集可见光和近红外波长的光，并聚焦于 两个仪器：可见光仪器相机和近红外光谱仪和测光仪，后者有助于确定遥远星系的距离。
“欧几里得能够测量如此多星系，以及其令人惊叹的精度，真是太了不起了——这真是人类工程的一项了不起的壮举，”麻省理工学院物理学教授 Lindley Winslow 表示。她设计了探测暗物质的实验，但与这项任务没有直接关系。“能够进行精确宇宙学真是太棒了。”
宇宙学家研究宇宙的形成、演化和结构。他们有一个名为 Lambda-CDM 的模型，可能解释了为什么一切都是现在的样子。Lambda 是宇宙学常数，它似乎是导致宇宙加速膨胀的力，科学家们认为它与神秘的暗能量有关或表现为暗能量。CDM 代表“冷暗物质”，它通过引力与普通物质相互作用。
“温斯洛说：“这两种成分塑造了我们所知的宇宙。”暗能量驱动着 宇宙膨胀，而“在早期宇宙中，正是这种冷暗物质将我们现在看到的可见物质吸引到势阱中，然后使其收缩形成星系和恒星。”
温斯洛认为，Lambda-CDM 模型有助于我们理解宇宙的大尺度结构，但它并没有告诉我们如何将其与解释宇宙小尺度运行的理论——粒子物理学的 标准模型——相协调。欧几里得是旨在更多地了解宇宙膨胀并修正 Lambda-CDM 的几项尝试之一。
“我们真正感兴趣的是，我们能否获得更多数据？温斯洛说。“我们能否找到 Lambda-CDM 无法解释的东西？”
为了寻找这些证据，欧几里得将采用一种称为弱引力透镜的技术。这类似于 JWST 使用的强引力透镜技术，其中利用前景物体（如星系团）的质量来放大更遥远的天体。通过弱引力透镜，科学家们更关注前景物体（包括暗物质）的质量如何导致背景星系形状的微妙扭曲。
“我们正在利用背景星系来了解前景中的物质分布，”卡内基梅隆大学天体物理学家 Rachel Mandelbaum 说。她是欧几里得联盟美国部分的成员，该联盟由数千名科学家和工程师组成。“我们试图测量从区分的星系形状到我们之间所有物质的影响。”
曼德尔鲍姆补充说，这种方法也将帮助他们测量暗能量的影响。由于暗物质有助于所有其他形式的物质聚集在一起，而暗能量则抵消暗物质的引力效应，通过测量不同距离的物质聚集程度，“我们可以测量宇宙结构的增长情况，并利用这些信息来推断暗能量对物质分布的影响。”
欧几里得将不是第一个使用弱引力透镜进行暗物质和暗能量搜寻的大型天空巡天，但它将是轨道上同类巡天中的第一个。根据曼德尔鲍姆的说法，之前的研究，如 暗能量巡天，都由地面望远镜完成。身处太空则提供了不同的优势。
“地基望远镜看到的图像比太空望远镜模糊，因为地球大气层对遥远恒星和星系的光线有影响，”曼德尔鲍姆说。当“我们试图测量星系形状的这些非常微妙的扭曲时”，L2 处的欧几里得的视野将非常有用。
但暗物质和暗能量是难以破解的谜团，科学家们可以利用他们能够收集到的所有数据，从尽可能多的角度进行研究。薇拉·鲁宾天文台目前正在智利建造，并计划于 2025 年启用，它将托管地基 时空遗产巡天，并扫描整个南天寻找相似现象。曼德尔鲍姆认为，这些努力将有助于确保欧几里得研究结果的可重复性，反之亦然。
“欧几里得是一个非常令人兴奋的实验，它处于一个更广泛的巡天研究的背景下，这些研究试图解决相同的科学问题，但使用的数据集截然不同，并且具有不同的假设，”她说。“它们将做一些稍微不同的事情，为我们提供一种不同的方法来回答这些关于宇宙的基本问题。”
