WISE 衛星準備繪製紅外宇宙圖

美國宇航局最新的太空探測器應該能夠觀測遙遠的星系,並揭示我們自己天體後院中的昏暗天體


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在加利福尼亞州范登堡空軍基地的一枚德爾塔 2 號火箭的有效載荷中,搭載著一顆衛星,它應該能夠為近距離和遠距離的天文研究開闢新的目標。 美國宇航局的廣域紅外巡天探測器 (WISE) 計劃於太平洋標準時間 12 月 11 日凌晨 6:09 或更晚發射,其任務是在中紅外波段繪製天空圖,以建立天體圖集,這些天體發出的光線是人眼看不見的,並且 很大程度上被地球大氣層吸收

國際紅外天文衛星是耗資 3.2 億美元的 WISE 最直接的前身,於 25 年多前發射。 隨著自那時以來技術和天文知識的進步,WISE 可能會發現大量新天體,從光學光被紅外輸出所掩蓋的遙遠星系,到被稱為褐矮星的失敗恆星,其中一些可能比太陽最近的已知鄰居比鄰星更接近地球。

“WISE 將在 中紅外波段——即波長比你能看到的紅光長約 5 到 33 倍的波長——對整個天空進行巡天,”該任務的首席研究員、加州大學洛杉磯分校的天文學家愛德華·賴特解釋說。 “透過研究這些更長的波,我們可以觀察比燈泡燈絲或太陽更冷的光源,這些光源通常產生我們看到的光。”

這顆衛星將在極地軌道(飛越兩極)繞地球執行,沿著所謂的晨昏線——地球下方白天和黑夜的分界線。 透過保持這種方向,WISE 可以將其望遠鏡指向遠離地球的方向,並將太陽保持在一側,從而使航天器能夠被其遮陽板遮蔽太陽輻射。 WISE 的長波長探測器將被低溫冷卻至僅 8 開爾文,或約 -265 攝氏度; 溫暖的儀器可能會用自身輻射的熱量汙染紅外觀測。

繪製整個天空圖需要半年地球繞太陽執行的時間,或者說半年時間。 憑藉足夠 10 個月飛行的低溫劑,WISE 應該能夠在對一半天空進行重複觀測之前完成一次完整的巡天。 在航天器耗盡儀器冷卻劑六個月後,初步資料集應該會發布給天文學家。

賴特預測,在任務過程中,“我們將看到數億個光源,並且我們將發現數百萬個以前沒有人知道存在的全新天體。” WISE 還將有助於限制 近地小行星的威脅,其中許多小行星已被編目,但它們的大小——以及潛在的危害——很難僅從它們對可見光的反射率來衡量。

但是 弗吉尼亞大學天文學家邁克爾·斯克魯茨基,也是 WISE 科學團隊的成員,對衛星挑選出以前未知的褐矮星的能力特別感興趣,褐矮星是比行星大但太小而無法維持氫核聚變的天體。 因為褐矮星不像普通恆星那樣明亮地燃燒,所以很難被發現,但它們會輻射足夠的熱量,從而在紅外波段中顯現出來。

斯克魯茨基說:“如果你看看迄今為止發現的褐矮星,最冷的那些——這主要是因為搜尋幾乎完全在近紅外波段進行——大約是 600 或 650 開爾文。” “你知道存在著更冷的褐矮星群; 我們現在看到的只是冰山一角。 WISE 的設計目的是找到那些褐矮星。”

斯克魯茨基是兩微米全天巡天 (2MASS) 的首席研究員,這是一項在比 WISE 將探測的波長更短(更溫暖)的紅外波長下進行的地面觀測活動。 因此,他熟悉巡天生成的星空圖在推動進一步研究中所起的作用。 他解釋說:“在某種程度上,星空巡天對於開放新的天體類別以供更大的望遠鏡進行研究至關重要。”

其中一臺望遠鏡是赫歇爾望遠鏡,這是一臺由歐洲航天局與美國宇航局合作於 5 月發射的太空紅外天文臺。 美國宇航局噴氣推進實驗室 (JPL) 的赫歇爾專案科學家保羅·戈德史密斯說,來自 WISE 的資料可能會為赫歇爾望遠鏡的觀測時間提出申請,以便進行更詳細的後續觀測。 (戈德史密斯的 JPL 同事將管理 WISE 的地面操作; 猶他州立大學空間動力學實驗室 在猶他州北洛根設計和製造了它的儀器,Ball Aerospace 在科羅拉多州博爾德建造了航天器本身。)

與同樣具有紅外能力的哈勃太空望遠鏡一樣,赫歇爾望遠鏡是一種指向性儀器,而不是像 WISE 這樣的廣角巡天儀。 赫歇爾望遠鏡的口徑甚至比哈勃望遠鏡更大,大約是 WISE 望遠鏡口徑的九倍。 “你必須知道用赫歇爾望遠鏡看哪裡,”戈德史密斯說。

“他們可能會發現一些非常令人興奮的東西——從褐矮星到星系,”戈德史密斯在談到 WISE 團隊時說。 “將會有很多事情讓天文學家忙碌起來,但這是一個很好的問題。”

賴特確實說,WISE 任務最令人興奮的方面之一是它有可能挖掘未知領域。 他的同事斯克魯茨基對此表示贊同。 “這就像《阿甘正傳》的方法,對吧?” 斯克魯茨基說。 “天空就像一盒巧克力——你永遠不知道你會得到什麼。”

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