科学家还没有发现一个凌星系外行星,之后截止到斯皮策太空望远镜发射,我们所知道的也屈指可数

文章作者:管理一号 | 2020-02-06
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传奇落幕——斯皮策太空望远镜的馈赠

NASA斯皮策太空望远镜的艺术渲染图。背景以红外光呈现。/ NASA/JPL-Caltech

大型轨道天文台计划成员之一——斯皮策太空望远镜,在今年1月30日退休了。

斯皮策太空望远镜发射于2003年,它研究红外光波段下的世界超过16年之久,揭示了已知世界天体的潜在特性而且进一步带来了很多发现和了解——近至太阳系,远到最近世界边际。 “斯皮策太空望远 镜教给了咱们红外光关于了解咱们这个世界有多么重要,不管是咱们的世界邻居仍是距离最远的星系,” NASA总部的天体物理学主管Paul Hertz说道。

斯皮策太空望远镜旨在研究“极寒天体, 古老天体和尘土物质” , 三件最易于在红外线下被天文学家观测到的事物。

红外光指的是在红外光谱中波长范围在700纳米(肉眼不可见)到1毫米(大约大头针帽长)。不同的红外波段可以揭示宇宙的不同特征。比方,斯皮策太空望远镜可以看到因为太冷而不能释放太多可见光的东西,其间包括系外行星(太阳系之外的行星), 褐矮星和被发现存在于星体之间的冷物质。

/ 最遥远的星系

至于陈旧天体,斯皮策太空望远镜已经研究过一些迄今为止探测到的最悠远的星系。来自于这些星系的光遨游了数十亿年才抵达到咱们这里,让科学家看到这些很久很久之前的天体。事实上,得益于斯皮策太空望远镜和哈勃太空望远镜(其主要用于观测可见光以及比斯皮策太空望远镜观测波段更短的红外光谱)的精诚合作,有史以来观测到的最远的悠远星系才能被确定以及研究。咱们观测到的来自这个星系的光是134亿年前被释放的,当时世界才度过不到它现在年龄的百分之五。

传奇落幕——斯皮策太空望远镜的馈赠

在2003年,斯皮策太空望远镜(之前是太空红外望远镜设备或许SIRTF)已经预备好在卡纳维拉尔角空军基地发射。/ NASA

此外,这两个望远镜所发现的如此前期的星系要比科学家预计得要重。而且通过研究离咱们比较近的星系,斯皮策太空望远镜现已深化了咱们对于星系在宇宙一生中怎么进化的理解。

/ 星际尘埃

斯皮策太空望远镜对星际尘土的察觉也很敏锐。星际尘土在大多数星系中都很常见。在很多星云中夹杂着气体,星际尘土可以冷凝构成恒星,而残留物可以诞生行星。使用一种被称为光谱学的技能,斯皮策太空望远镜可以剖析尘土的化学成分组成以便去了解构成行星和恒星的组成物质。

在2005年,随着NASA的深度撞击号使命依照预期撞在坦普尔1号彗星上,斯皮策望远镜分析了被激起的尘埃,供给了一系列可能在前期太阳系就已经存在的物质。更重要的是,斯皮策太空望远镜还发现了一个之前没有被咱们探测到的土星环,首要构成物是一些无法被可见光探测器找到的稀疏尘埃物质。

传奇落幕——斯皮策太空望远镜的馈赠

在这张来自NASA斯皮策太空望远镜的图片中,坐落M81系附近绚丽的旋臂被加亮了。这个星系坐落于大熊星座北部,间隔地球大概1200万光年。/ NASA/JPL-Caltech

别的,一些光的红外波段可以穿透尘埃而可见光不能,这一特点让斯皮策太空望远镜揭穿那些不透明区域的秘密成为可能。

“当你收拾斯皮策太空望远镜终其一生所做的贡献时,不管是在太阳系内勘探还没有加长版豪华轿车大的小行星,仍是去了解咱们已知的距离咱们最悠远的星系,你会发现这一切是多么的不可思议” 斯皮策太空望远镜项目科学家Michael Werner说道。

为了可以深化他们的科学洞察力,斯皮策太空望远镜的科学家们不断地把他们的发现和其他天文台的发现进行合并,这其中就包含大型轨道天文台方案的其他两位成员,哈勃天文望远镜和钱德拉X射线天文台。

传奇落幕——斯皮策太空望远镜的馈赠

这张来自NASA斯皮策太空望远镜的图片展示了成百上千的恒星聚簇在咱们银河系的漩涡中心。在这张图片中,陈旧的和冰冷的恒星是蓝色的,尘土特征则被酷热点亮,大量出现的恒星都是红色的色调。/ NASA/JPL-Caltech

/ 其他世界

斯皮策太空望远镜巨大的科学发现中,还包括那些和地外行星有关的发现,尽管这并不是这个项目开始科学目的的一部分。该团队使用了一种被称为凌星法的技能,即调查当行星从恒星前面经过期恒星光的削弱来证实的确有两个地球大小的行星在TRAPPIST-1体系中存在。然后斯皮策太空望远镜在同一体系中发现了五颗地球大小的行星,并且为它们的密度供给了重要信息。总的来说,这是目前为止在一颗恒星周围发现的最大一批类地行星

作为榜首批用于辨别直接来自系外星系光线的天文台成员之一,斯皮策太空望远镜利用同样的才能完成了另一项“榜首”:探测系外行星大气的分子。(从前的研讨已经表明在系外行星大气中有共同的化学成分。)并且它也供给了榜首个在系外行星大气层中的温度变化和风的测量数据。

“在规划斯皮策太空望远镜的时分,科学家还没有发现一个凌星系外行星,之后截止到斯皮策太空望远镜发射,咱们所知道的也寥寥无几,”加州理工学院红外数据处理剖析中心,斯皮策科学中心的主管Sean Carey说道。“ 斯皮策太空望远镜成为如此强壮的系外行星探测东西是一件很有含义的现实,尤其是有一些工作是在开始的方案中没有准备的。咱们的确创造了很多让咱们大吃一惊的结果”

传奇落幕——斯皮策太空望远镜的馈赠

这张来自NASA斯皮策太空望远镜的蛇夫座暗星云动态图片中,重生恒星从重生尘层中悄悄向外窥探。它被天文学家称为蛇夫座ρ暗星云,是间隔咱们最近的恒星发源地之一,大约只要407光年。/ NASA/JPL-Caltech

/ 保持低温

斯皮策太空望远镜最主要的优势之一是它的敏感性——也就是说,它能够探测到一些非常弱小的红外线来历。地球是主要的红外辐射源头,所以想要去看到来自地表弱小的红外来历无异于太阳当空时去调查星星。这就是为什么斯皮策太空望远镜的规划者把他规划为第一个在地球拖尾轨道上的天体物理学天文台:远离我们星球的热源,斯皮策太空望远镜的探测器也就不需要去应付我们星球本身的红外辐射。

不同的红外波长可以揭示世界不同的特性。一些地表望远镜可以观测到特定的红光波长并且可以供给一些有价值的科学见解,可是斯皮策太空望远镜能完成远超地上大型望远镜的敏感度,它能看到更微弱的光源,比方极端远的遥远星系。更重要的是,它被设计用于勘探被地球大气遮挡住的红光波长,并且对那些不能到达地球表面的波长进行可视化烘托处理。

红外光是什么?咱们是怎样利用它来研究世界的呢?红外辐射,或叫红外光,是一种能量形式。咱们人类不能看到但是咱们能够以热的形式感受到。世界中的所有物体都会发射出必定程度的红外辐射,无论是热还是冷。制造一个像NASA的斯皮策太空望远镜一样的红外望远镜对于咱们探测一些或许不可见的物体是很有用的。

航天器也能够产生红外热量,所以斯皮策太空望远镜要坚持足够的低温,在低于6.15K(-267摄氏度)环境中运行。在2009年,斯皮策太空望远镜耗尽了它的氦冷却剂,标志着它的“冷使命”的结束。可是由于斯皮策太空望远镜间隔地球有很远的间隔,它仍在29.15K(-244摄氏度)环境中运行——并且团队成员发现他们依旧可以继续观察两个红外波长。斯皮策太空望远镜的“暖使命”继续了十年多,几乎是它所执行的“冷使命”的两倍长。

最初的使命计划并没有期待斯皮策太空望远镜能够运行超越16年。这个延长的寿数促成了别的一些具有深远含义的科学成果,可是一起也带来了应战,因为飞行器飘得更远了。

“让斯皮策太空望远镜远离地球运转并不在方案中,所以团队不得不通过年复一年的调整来确保飞行器运转,” 斯皮策太空望远镜项目经理Joseph Hunt说道。“但是我觉得战胜这个挑战能够给人一种在任务中的自豪感。使命与你同在。”

2020年1月30号,斯皮策太空望远镜正式退役并停止科学举动。2016年,NASA计划在2018年继任者詹姆斯·韦伯太空望远镜发射升空之前,关闭斯皮策太空望远镜使命。詹姆斯·韦伯太空望远镜也将展开红外天文学使命。但是詹姆斯·韦伯太空望远镜的发射被推迟了,也就有了斯皮策太空望远镜的第五次同时也是最后一次延期。这次使命延期给了斯皮策太空望远镜额外的时间,去继续贡献包括韦伯望远镜的领航使命在内的变革型科学内容。

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