NASA的SPHEREx將於2月27日昇空幫助揭開宇宙隱藏光譜的神秘面紗
SPHEREx是一個開創性的NASA望遠鏡,它將用紅外線繪製整個天空,揭示宇宙膨脹、星系形成和太空生命成分的奧秘。透過測量宇宙的總光輝和精確定位銀河系中的關鍵分子,它將補充現有望遠鏡的不足,提供一個廣闊、全方位的宇宙視角。

宇宙歷史、再電離紀元和冰探索者光譜光度計(SPHEREx)任務將提供首次全天空光譜巡天。在為期兩年的計畫任務中,SPHEREx天文台將收集銀河系中超過4.5億個星系和超過1億顆恆星的數據,以探索宇宙的起源。資料來源:美國國家航空暨太空總署
美國國家航空暨太空總署(NASA)的SPHEREx 太空觀測站將於2 月27 日星期四從加州范登堡空軍基地發射升空。 SPHEREx是宇宙歷史、再電離紀元和冰層探測器(Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer)的縮寫,旨在為天文學家提供前所未有的廣角宇宙視角,它將以102種紅外線色掃描整個天空。這項任務旨在揭示宇宙的起源、星系的形成以及我們銀河系中生命的基本構成要素的新見解。

2024 年8 月,NASA 的SPHEREx 觀測站在科羅拉多州博爾德的BAE 系統公司進行測試。該天文台將於2025 年2 月27 日發射升空,它將進行首次近紅外線全天空光譜測量,以幫助解答天文物理學中的一些重大問題。圖片來源:BAE Systems/NASA/JPL-Caltech
1. SPHEREx 太空望遠鏡將揭示一種名為”膨脹”的宇宙現象。
在宇宙大爆炸後的最初幾分之一秒內–具體地說,在萬億分之一秒內–宇宙以驚人的速度膨脹,瞬間增長了萬億倍。這事件被稱為宇宙膨脹,它塑造了我們今天看到的宇宙結構。
SPHEREx 將繪製超過4.5 億個星系的分佈圖,幫助科學家更能理解這快速膨脹背後的物理學原理及其對宇宙的持久影響。
2.天文台將測量來自遠近星系的集體光輝。
科學家曾試圖透過觀測單一星系並推斷宇宙中數以萬計的星系來估算整個宇宙歷史中所有星系發出的總光量。 SPHEREx 太空望遠鏡將採取不同的方法,測量所有星系發出的總光芒,包括太小、太分散或太遠的星系,其他望遠鏡無法輕易探測到這些星系。
將這項整體光輝的測量與其他望遠鏡對單一星系的研究結合起來,科學家就能更全面地了解宇宙中所有主要光源的情況。
3.這項任務將在銀河系中尋找生命的基本組成部分。
如果沒有水和二氧化碳等基本成分,我們所知的生命就不會存在。 SPHEREx天文台的設計目的是在恆星和行星形成的星際氣體雲和塵埃雲中尋找這些凝固的分子。
這項任務將確定這些冰化合物在銀河系中的位置和豐度,讓研究人員更了解它們在新形成的行星原料中的可用性。
4. 它為美國國家航空暨太空總署的太空望遠鏡艦隊增添了獨特的優勢。
美國太空總署的哈伯和韋伯等太空望遠鏡已經放大了宇宙的許多角落,向我們展示了高解析度的行星、恆星和星系。但有些問題,例如宇宙中所有星系總共發出多少光? – 這些問題只有從全局出發才能找到答案。
為此,SPHEREx 觀測站將提供涵蓋整個天空的地圖。然後,SPHEREx 確定的具有科學意義的天體可以由哈伯和韋伯等目標望遠鏡進行更詳細的研究。
5. SPHEREx 天文台將繪製有史以來色彩最豐富的全天空地圖。
SPHEREx 天文台能”看見”紅外光。這種波長範圍的光線人眼無法察覺,是研究恆星和星系的理想光。利用一種稱為光譜學的技術,望遠鏡可以將光線分成不同的顏色(單個波長),就像三棱鏡從太陽光中產生彩虹一樣,從而測量宇宙天體的距離並了解它們的成分。
有了SPHEREx 的光譜圖,科學家將能夠探測到銀河系中的化合物(如水冰)的證據。他們不僅能測量宇宙中星系發出的總光量,也能分辨出總光量在宇宙歷史不同時期的亮度。他們還將繪製數億個星系的三維位置圖,以研究宇宙膨脹如何影響了當今宇宙的大尺度結構。
6.太空船的錐形設計有助於它保持低溫並看到微弱的物體。
這次任務的紅外線望遠鏡和偵測器需要在華氏零下350度(約攝氏零下210度)左右的環境中工作。這在一定程度上是為了防止它們本身產生紅外光,因為紅外光可能會壓倒來自宇宙源的微弱光線。
為了在保持低溫的同時簡化太空船的設計和運作需求,SPHEREx 依靠的是一個完全被動的冷卻系統–在正常運作時不使用電力或冷卻劑。使這項壯舉成為可能的關鍵是三個錐形光子防護罩,它們可以保護望遠鏡免受地球和太陽熱量的影響,防護罩下方還有一個鏡面結構,可以將儀器的熱量引導到太空中。這些光子防護罩賦予了太空船獨特的輪廓。
關於SPHEREx 的更多信息
SPHEREx(Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer)是美國國家航空暨太空總署(NASA)即將推出的太空望遠鏡,旨在對宇宙進行前所未有的全天空紅色觀測。該任務由美國國家航空暨太空總署的噴射推進實驗室(JPL)為該局的天文物理學部管理,旨在揭示宇宙膨脹、星系形成以及銀河系中生命必需分子的分佈。
望遠鏡和太空船總線由BAE 系統公司(前身為Ball Aerospace 公司)製造,來自10 個美國機構、兩個韓國機構和一個台灣機構的科學家團隊將對其數據進行分析。這項任務的主要研究人員在加州理工學院工作,該學院也是美國國家航空暨太空總署JPL 的監管機構。所有SPHEREx 資料都將透過NASA/IPAC 紅外線科學檔案館進行處理、存檔和公開,確保全球都能存取其突破性發現。
編譯自/ ScitechDaily