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一項實驗正在德克薩斯州啟動，透過編纂早期宇宙的三維地圖來解決宇宙最大的謎團之一。希望這項調查能夠幫助天文學家和宇宙學家瞭解暗能量的本質，暗能量被認為是一種神秘的、假設的物質，構成了宇宙質量的近四分之三。
暗能量是宇宙學家用來解釋為什麼宇宙的膨脹是加速的，而不是由於引力而減速的術語。然而，這個名字僅僅暗示了我們對它的瞭解有多麼少。暗能量是粒子、波還是時空的基本屬性？它一直存在嗎？它是恆定的，還是隨著宇宙的膨脹而變得更強？各種假設層出不窮，但幾乎沒有觀測證據來支援它們。畢竟，直到1998年，對遙遠超新星的研究才為宇宙加速膨脹提供了第一個可靠的證據。
Hobby-Eberly 望遠鏡暗能量實驗 (HETDEX) 是旨在提供這些缺失觀測結果的三個雄心勃勃的專案之一。其他專案包括重子振盪光譜巡天 (BOSS)，該專案於 2009 年 9 月在新墨西哥州 2.5 米阿帕奇點望遠鏡上首次實現觀測，以及暗能量巡天 (DES)，該專案將在智利的布蘭科 4 米望遠鏡上新增一個超過 5 億畫素的數碼相機。
“BOSS 和 DES 都將完善我們對中年宇宙，大約 50 億年前加速膨脹的理解，”HETDEX 專案科學家、德克薩斯大學奧斯汀分校的 加里·希爾 解釋說。“HETDEX 回溯得更遠。我們將測量 110 億年前的膨脹率。” 這些觀測結果屬於被稱為 137 億年曆史宇宙的青春期。
為了闡明宇宙膨脹的本質，HETDEX 將透過測量自大爆炸後僅 27 億年形成的富氫小星系的攝譜發射，來繪製一百萬個星系的位置圖。“這是暗能量應該有足夠影響以至於可以被檢測到的最佳位置，”希爾說。
天文學家將利用這些觀測結果來比較 50 億年前和 110 億年前的星系分佈，並確定膨脹率是否隨著時間的推移而發生變化或保持不變。這應該排除一些關於暗能量的擬議解釋。
希爾正在改造 9.2 米的 Hobby-Eberly 望遠鏡，它是世界上最大的光學望遠鏡之一，以進行實驗。該望遠鏡位於德克薩斯州西部的戴維斯山脈，其主鏡以固定角度放置，而主鏡上方的移動儀器包則跟蹤其目標。儀器包內的四個光學校正鏡將光源減少為小的、高對比度的影像。
HETDEX 專案計劃將 0.5 米校正鏡的尺寸擴大一倍，並將望遠鏡頂部的硬體質量增加到大約 8 公噸。今年晚些時候完成時，升級將使 Hobby-Eberly 的視野擴大 30 倍，達到大約滿月面積的一半。這種增強將使望遠鏡能夠從大片天空捕獲資料，從而減少校準所需的量，以校正將天空的一個區域與另一個區域進行比較時的溫度、溼度和其他大氣條件。
第一個模組化攝譜儀會將望遠鏡收集的光分解為其組成波長。HETDEX 的計劃不是建造一個大型儀器，而是在望遠鏡周圍的四個外殼中安裝 150 到 192 個較小的模組化攝譜儀。每個攝譜儀覆蓋視野的一小部分；然後軟體從各個部分重新組合完整的頻譜影像。
經濟性是模組化方法背後的原因。“我們沒有使用一個需要大量工程的大型儀器，而是採用了一個相對簡單的攝譜儀，並複製了足夠多的攝譜儀來降低成本，”希爾指出。他最初預計每個單元的投標價格將低於其初始原型 40,000 美元成本的一半，但到目前為止，它們已大幅降低。
希爾計劃花費總共 3400 萬美元來改造 Hobby-Eberly 望遠鏡，用於 HETDEX，其中近四分之一的資金來自私人捐助者。這遠低於一個大型攝譜儀的成本，而且在任何情況下，它都太大了，無法安裝到 Hobby-Eberly 上，他補充說。這些資金將用於支付攝譜儀及其溫控外殼的費用，以及持續的工程、新的儀器包和加強件，以承受望遠鏡頂部膨脹的元件。
除了節省資金外，原型設計還有助於研究人員在投入最終設計之前評估效能並解決錯誤。“我們真的、真的學到了很多關於光纜設計的知識，”希爾說。至少有 33,600 條光纖將從望遠鏡頂部的儀器包分支到下方的攝譜儀。一次扭曲，光纖就會停止傳輸。“我們不得不發明新技術才能使其工作，”希爾說。
該原型目前安裝在鄰近的 2.7 米哈蘭·J·史密斯望遠鏡上。希爾的德克薩斯大學奧斯汀分校的同事 卡爾·格布哈特 說，由於其能夠捕獲寬廣的視野和廣泛的光譜，因此該儀器的時間已經超額預定。
低成本的模組化方法引起了其他天文臺研究人員的注意，但它也有侷限性。“當人們建造大型的整體儀器時，他們會將它們配置為執行許多不同的任務，”希爾指出。“我們的系統旨在以更少的成本很好地完成一件事。”