關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮訂閱我們屢獲殊榮的新聞報道，以支援我們。 訂閱。購買訂閱可以幫助確保有關當今塑造我們世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
當“亞特蘭蒂斯”號太空梭的宇航員正在進行可能是哈勃太空望遠鏡的最後一次維護時，這個已經有 19 年曆史的、大大推動了天文學和太空科學地位的“老黃牛”，歐洲航天局 (ESA) 正在準備將另外兩艘重磅天文探測器部署到太空。
週四，歐洲航天局將發射普朗克和赫歇爾，這是兩個獨立的觀測臺，將共享一枚火箭進入太空。雖然它們的功能和目標不同，但這兩艘探測器都將觀測宇宙早期發出的輻射，以揭示我們的宇宙起源。
赫歇爾擁有 3.5 米（11.5 英尺）的望遠鏡鏡面，是迄今為止在太空飛行過的最大的鏡面。（相比之下，哈勃的鏡面為 2.4 米，即 7.9 英尺）。美國宇航局噴氣推進實驗室（JPL）在加利福尼亞州帕薩迪納的赫歇爾專案科學家保羅·戈德史密斯說，作為一個觀測臺，它的總體主題是研究恆星形成。（儘管這兩艘探測器主要是歐洲航天局的專案，但它們是與美國宇航局聯合建造的。）
在宇宙中數十億光年的距離上，因此也是在數十億年前，恆星正在大量誕生。這些所謂的星暴很難從地球上觀測到，因為它們的塵埃外殼吸收了來自恆星的大部分可見光，並將其重新輻射為較長波長的輻射，而地球大氣層對這種輻射基本上是不透明的。（即使是不受塵埃影響的光子，也會在穿越不斷膨脹的宇宙的過程中，波長被拉伸。）
透過對大氣層遮蔽毯之外的長波長光進行取樣，探測器將以前所未有的視角觀察這些正在形成的恆星和星系。（赫歇爾和普朗克都將安家在距離地球約 93 萬英里，即 150 萬公里的地方，遠在月球軌道之外。）戈德史密斯說：“擁有赫歇爾就像開啟一扇髒窗戶”，讓我們更清楚地看到恆星形成的過程。“我們非常缺乏對星際雲中冷而彌散的氣體和塵埃是如何轉化為更熱、更密集的氣球，即恆星的理解。”
戈德史密斯補充說，赫歇爾還將能夠清點星際雲中各種分子的種類，以加強恆星形成的化學性質。特別是，它將檢查水在這一過程中所起的作用，預計這將是一個至關重要的作用。該觀測臺應該能夠觀察到恆星正在形成的區域，他說，“明確地確定有多少水，以及它在做什麼。”
在法屬蓋亞那歐洲航天局的阿麗亞娜 5 號火箭上，緊挨著赫歇爾的是普朗克，這艘探測器將建立在由美國宇航局於 2001 年發射的具有開創性的威爾金森微波各向異性探測器（WMAP）的工作基礎之上。透過測量宇宙微波背景（CMB）的細微變化，即宇宙早期遺留的、瀰漫在天空中的輻射，WMAP 改進了對宇宙年齡的估計（137 億年，上下浮動），以及其他關鍵的宇宙學引數。普朗克的精度將是 WMAP 的三倍，並且對 CMB 溫度變化的靈敏度將遠遠高於其前身。
JPL 的專案科學家查爾斯·勞倫斯說：“WMAP 大約測量了我們可以從 CMB 溫度波動中獲得的 10% 的資訊，而普朗克應該測量所有這些資訊”，他是戈德史密斯在普朗克任務中的對應者。勞倫斯預計，該探測器將大大縮小諸如宇宙年齡、普通物質（我們所能看到和觸控到的所有物質）的相對比例以及那種被稱為暗物質的神秘物質等宇宙學引數的不確定性，人們認為暗物質在宇宙中所佔的比重遠高於普通物質。
普朗克還可能能夠證實或挑戰暴脹理論，這是對宇宙大爆炸後快速膨脹的主流解釋。勞倫斯說：“暴脹是一個強有力的概念，它以一般的方式解釋了宇宙的許多關鍵特性。”“但我們不知道暴脹在基本物理學方面是如何運作的。有很多想法，但沒有太多資料。”普朗克將在 CMB 中尋找暴脹的印記，以幫助填補這一資料空白。
JPL 的這兩項任務的專案經理烏爾夫·以色列松說，這兩艘探測器將協同工作，以幫助完善我們對宇宙誕生和演化的理解。以色列松說，當普朗克探測宇宙只有現在年齡的 0.003% 時的輻射時，赫歇爾將“觀察早期宇宙中第一批星系是如何形成的”，甚至研究更近期的過程，如行星系統的誕生。他說，這樣做，赫歇爾將“某種程度上接替普朗克的工作”。