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一项实验正在德克萨斯州启动，通过编纂早期宇宙的三维地图来解决宇宙最大的谜团之一。希望这项调查能够帮助天文学家和宇宙学家了解暗能量的本质，暗能量被认为是一种神秘的、假设的物质，构成了宇宙质量的近四分之三。
暗能量是宇宙学家用来解释为什么宇宙的膨胀是加速的，而不是由于引力而减速的术语。然而，这个名字仅仅暗示了我们对它的了解有多么少。暗能量是粒子、波还是时空的基本属性？它一直存在吗？它是恒定的，还是随着宇宙的膨胀而变得更强？各种假设层出不穷，但几乎没有观测证据来支持它们。毕竟，直到1998年，对遥远超新星的研究才为宇宙加速膨胀提供了第一个可靠的证据。
Hobby-Eberly 望远镜暗能量实验 (HETDEX) 是旨在提供这些缺失观测结果的三个雄心勃勃的项目之一。其他项目包括重子振荡光谱巡天 (BOSS)，该项目于 2009 年 9 月在新墨西哥州 2.5 米阿帕奇点望远镜上首次实现观测，以及暗能量巡天 (DES)，该项目将在智利的布兰科 4 米望远镜上添加一个超过 5 亿像素的数码相机。
“BOSS 和 DES 都将完善我们对中年宇宙，大约 50 亿年前加速膨胀的理解，”HETDEX 项目科学家、德克萨斯大学奥斯汀分校的 加里·希尔 解释说。“HETDEX 回溯得更远。我们将测量 110 亿年前的膨胀率。” 这些观测结果属于被称为 137 亿年历史宇宙的青春期。
为了阐明宇宙膨胀的本质，HETDEX 将通过测量自大爆炸后仅 27 亿年形成的富氢小星系的摄谱发射，来绘制一百万个星系的位置图。“这是暗能量应该有足够影响以至于可以被检测到的最佳位置，”希尔说。
天文学家将利用这些观测结果来比较 50 亿年前和 110 亿年前的星系分布，并确定膨胀率是否随着时间的推移而发生变化或保持不变。这应该排除一些关于暗能量的拟议解释。
希尔正在改造 9.2 米的 Hobby-Eberly 望远镜，它是世界上最大的光学望远镜之一，以进行实验。该望远镜位于德克萨斯州西部的戴维斯山脉，其主镜以固定角度放置，而主镜上方的移动仪器包则跟踪其目标。仪器包内的四个光学校正镜将光源减少为小的、高对比度的图像。
HETDEX 项目计划将 0.5 米校正镜的尺寸扩大一倍，并将望远镜顶部的硬件质量增加到大约 8 公吨。今年晚些时候完成时，升级将使 Hobby-Eberly 的视野扩大 30 倍，达到大约满月面积的一半。这种增强将使望远镜能够从大片天空捕获数据，从而减少校准所需的量，以校正将天空的一个区域与另一个区域进行比较时的温度、湿度和其他大气条件。
第一个模块化摄谱仪会将望远镜收集的光分解为其组成波长。HETDEX 的计划不是建造一个大型仪器，而是在望远镜周围的四个外壳中安装 150 到 192 个较小的模块化摄谱仪。每个摄谱仪覆盖视野的一小部分；然后软件从各个部分重新组合完整的频谱图像。
经济性是模块化方法背后的原因。“我们没有使用一个需要大量工程的大型仪器，而是采用了一个相对简单的摄谱仪，并复制了足够多的摄谱仪来降低成本，”希尔指出。他最初预计每个单元的投标价格将低于其初始原型 40,000 美元成本的一半，但到目前为止，它们已大幅降低。
希尔计划花费总共 3400 万美元来改造 Hobby-Eberly 望远镜，用于 HETDEX，其中近四分之一的资金来自私人捐助者。这远低于一个大型摄谱仪的成本，而且在任何情况下，它都太大了，无法安装到 Hobby-Eberly 上，他补充说。这些资金将用于支付摄谱仪及其温控外壳的费用，以及持续的工程、新的仪器包和加强件，以承受望远镜顶部膨胀的组件。
除了节省资金外，原型设计还有助于研究人员在投入最终设计之前评估性能并解决错误。“我们真的、真的学到了很多关于光缆设计的知识，”希尔说。至少有 33,600 条光纤将从望远镜顶部的仪器包分支到下方的摄谱仪。一次扭曲，光纤就会停止传输。“我们不得不发明新技术才能使其工作，”希尔说。
该原型目前安装在邻近的 2.7 米哈兰·J·史密斯望远镜上。希尔的德克萨斯大学奥斯汀分校的同事 卡尔·格布哈特 说，由于其能够捕获宽广的视野和广泛的光谱，因此该仪器的时间已经超额预定。
低成本的模块化方法引起了其他天文台研究人员的注意，但它也有局限性。“当人们建造大型的整体仪器时，他们会将它们配置为执行许多不同的任务，”希尔指出。“我们的系统旨在以更少的成本很好地完成一件事。”