WISE 卫星准备绘制红外宇宙图

美国宇航局最新的太空探测器应该能够观测遥远的星系,并揭示我们自己天体后院中的昏暗天体


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在加利福尼亚州范登堡空军基地的一枚德尔塔 2 号火箭的有效载荷中,搭载着一颗卫星,它应该能够为近距离和远距离的天文研究开辟新的目标。 美国宇航局的广域红外巡天探测器 (WISE) 计划于太平洋标准时间 12 月 11 日凌晨 6:09 或更晚发射,其任务是在中红外波段绘制天空图,以创建天体图集,这些天体发出的光线是人眼看不见的,并且 很大程度上被地球大气层吸收

国际红外天文卫星是耗资 3.2 亿美元的 WISE 最直接的前身,于 25 年多前发射。 随着自那时以来技术和天文知识的进步,WISE 可能会发现大量新天体,从光学光被红外输出所掩盖的遥远星系,到被称为褐矮星的失败恒星,其中一些可能比太阳最近的已知邻居比邻星更接近地球。

“WISE 将在 中红外波段——即波长比你能看到的红光长约 5 到 33 倍的波长——对整个天空进行巡天,”该任务的首席研究员、加州大学洛杉矶分校的天文学家爱德华·赖特解释说。 “通过研究这些更长的波,我们可以观察比灯泡灯丝或太阳更冷的光源,这些光源通常产生我们看到的光。”

这颗卫星将在极地轨道(飞越两极)绕地球运行,沿着所谓的晨昏线——地球下方白天和黑夜的分界线。 通过保持这种方向,WISE 可以将其望远镜指向远离地球的方向,并将太阳保持在一侧,从而使航天器能够被其遮阳板屏蔽太阳辐射。 WISE 的长波长探测器将被低温冷却至仅 8 开尔文,或约 -265 摄氏度; 温暖的仪器可能会用自身辐射的热量污染红外观测。

绘制整个天空图需要半年地球绕太阳运行的时间,或者说半年时间。 凭借足够 10 个月飞行的低温剂,WISE 应该能够在对一半天空进行重复观测之前完成一次完整的巡天。 在航天器耗尽仪器冷却剂六个月后,初步数据集应该会发布给天文学家。

赖特预测,在任务过程中,“我们将看到数亿个光源,并且我们将发现数百万个以前没有人知道存在的全新天体。” WISE 还将有助于限制 近地小行星的威胁,其中许多小行星已被编目,但它们的大小——以及潜在的危害——很难仅从它们对可见光的反射率来衡量。

但是 弗吉尼亚大学天文学家迈克尔·斯克鲁茨基,也是 WISE 科学团队的成员,对卫星挑选出以前未知的褐矮星的能力特别感兴趣,褐矮星是比行星大但太小而无法维持氢核聚变的天体。 因为褐矮星不像普通恒星那样明亮地燃烧,所以很难被发现,但它们会辐射足够的热量,从而在红外波段中显现出来。

斯克鲁茨基说:“如果你看看迄今为止发现的褐矮星,最冷的那些——这主要是因为搜索几乎完全在近红外波段进行——大约是 600 或 650 开尔文。” “你知道存在着更冷的褐矮星群; 我们现在看到的只是冰山一角。 WISE 的设计目的是找到那些褐矮星。”

斯克鲁茨基是两微米全天巡天 (2MASS) 的首席研究员,这是一项在比 WISE 将探测的波长更短(更温暖)的红外波长下进行的地面观测活动。 因此,他熟悉巡天生成的星空图在推动进一步研究中所起的作用。 他解释说:“在某种程度上,星空巡天对于开放新的天体类别以供更大的望远镜进行研究至关重要。”

其中一台望远镜是赫歇尔望远镜,这是一台由欧洲航天局与美国宇航局合作于 5 月发射的太空红外天文台。 美国宇航局喷气推进实验室 (JPL) 的赫歇尔项目科学家保罗·戈德史密斯说,来自 WISE 的数据可能会为赫歇尔望远镜的观测时间提出申请,以便进行更详细的后续观测。 (戈德史密斯的 JPL 同事将管理 WISE 的地面操作; 犹他州立大学空间动力学实验室 在犹他州北洛根设计和制造了它的仪器,Ball Aerospace 在科罗拉多州博尔德建造了航天器本身。)

与同样具有红外能力的哈勃太空望远镜一样,赫歇尔望远镜是一种指向性仪器,而不是像 WISE 这样的广角巡天仪。 赫歇尔望远镜的口径甚至比哈勃望远镜更大,大约是 WISE 望远镜口径的九倍。 “你必须知道用赫歇尔望远镜看哪里,”戈德史密斯说。

“他们可能会发现一些非常令人兴奋的东西——从褐矮星到星系,”戈德史密斯在谈到 WISE 团队时说。 “将会有很多事情让天文学家忙碌起来,但这是一个很好的问题。”

赖特确实说,WISE 任务最令人兴奋的方面之一是它有可能挖掘未知领域。 他的同事斯克鲁茨基对此表示赞同。 “这就像《阿甘正传》的方法,对吧?” 斯克鲁茨基说。 “天空就像一盒巧克力——你永远不知道你会得到什么。”

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