原作：Calla Cofield Elizabeth Landau

翻譯：張硯斌

校對(duì)：王婧彧 王茸 尼安吉

編排：胡暖暖

后臺(tái)：庫(kù)特莉亞夫卡 李子琦

原文鏈接：

https://www./feature/jpl/nasa-celebrates-the-legacy-of-the-spitzer-space-telescope

NASA斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡的藝術(shù)渲染圖。背景以紅外光呈現(xiàn)。

Credit: NASA/JPL-Caltech

NASA 正在感謝大型軌道天文臺(tái)計(jì)劃成員之一——斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡的饋贈(zèng)。它已經(jīng)研究紅外光波段下的宇宙超過(guò)16年了，將會(huì)在1月30日退休。

斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)射于2003年，它揭示了已知宇宙天體的潛在特性并且進(jìn)一步帶來(lái)了很多發(fā)現(xiàn)和了解——近至太陽(yáng)系，遠(yuǎn)到最近宇宙邊緣。

“斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡教給了我們紅外光對(duì)于了解我們這個(gè)宇宙有多么重要，不管是我們的宇宙鄰居還是距離最遠(yuǎn)的星系,” NASA總部的天體物理學(xué)主管Paul Hertz說(shuō)道，“我們以后在天體物理學(xué)各個(gè)方面取得的各種進(jìn)步都是因?yàn)樗蛊げ咛胀h(yuǎn)鏡的卓越成績(jī)?！?/p>

斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡旨在研究“極寒天體, 古老天體和塵埃物質(zhì)” , 三件最易于在紅外線下被天文學(xué)家觀測(cè)到的事物。紅外光指的是在紅外光譜中波長(zhǎng)范圍在700納米(肉眼不可見(jiàn))到1毫米（大概大頭針帽長(zhǎng)）。不同的紅外波段能夠揭示宇宙的不同特征。比如，斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡能夠看到由于太冷而不能釋放太多可見(jiàn)光的東西，其中包括系外行星（太陽(yáng)系之外的行星）， 褐矮星和被發(fā)現(xiàn)存在于星體之間的冷物質(zhì)。

至于古老天體，斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)研究過(guò)一些迄今為止探測(cè)到的最遙遠(yuǎn)的星系。來(lái)自于這些星系的光遨游了數(shù)十億年才到達(dá)到我們這里，讓科學(xué)家看到這些很久很久之前的天體。事實(shí)上，得益于斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡和哈勃太空望遠(yuǎn)鏡（其主要用于觀測(cè)可見(jiàn)光以及比斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)波段更短的紅外光譜）的精誠(chéng)合作，有史以來(lái)觀測(cè)到的最遠(yuǎn)的遙遠(yuǎn)星系才能被確定以及研究。我們觀測(cè)到的來(lái)自這個(gè)星系的光是134億年前被釋放的，當(dāng)時(shí)宇宙才度過(guò)不到它目前年齡的百分之五。

在2003年，斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡（之前是太空紅外望遠(yuǎn)鏡設(shè)備或者SIRTF）已經(jīng)準(zhǔn)備好在卡納維拉爾角空軍基地發(fā)射Credit: NASA

此外，這兩個(gè)望遠(yuǎn)鏡所發(fā)現(xiàn)的如此早期的星系要比科學(xué)家預(yù)計(jì)的要重。并且通過(guò)研究離我們比較近的星系，斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)深化了我們對(duì)于星系在宇宙一生中如何進(jìn)化的理解。

斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡對(duì)星際塵埃的覺(jué)察也很敏銳。星際塵埃在大多數(shù)星系中都很常見(jiàn)。在大量星云中夾雜著氣體，星際塵埃能夠冷凝形成恒星，而殘留物能夠誕生行星。利用一種被稱為光譜學(xué)的技術(shù)，斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡能夠分析塵埃的化學(xué)成分組成以便去了解形成行星和恒星的組成物質(zhì)。

在2005年，隨著NASA的深度撞擊號(hào)任務(wù)按照預(yù)期撞到坦普爾1號(hào)彗星上，這個(gè)望遠(yuǎn)鏡分析了被激起的塵埃，提供了一系列可能在早期太陽(yáng)系就已經(jīng)存在的物質(zhì)。更重要的是，斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了一個(gè)之前沒(méi)有被探測(cè)到的土星環(huán)，主要構(gòu)成物是一些無(wú)法被可見(jiàn)光探測(cè)器找到的稀疏塵埃物質(zhì)。

在這張來(lái)自NASA斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡的圖片中，位于M81系附近壯麗的旋臂被加亮了。這個(gè)星系坐落于大熊星座北部，距離地球大概1200萬(wàn)光年

Credit: NASA/JPL-Caltech

另外，一些光的紅外波段能夠穿透塵埃而可見(jiàn)光不能。這一特點(diǎn)讓斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡揭露那些不透明區(qū)域的秘密成為可能。

“當(dāng)你整理斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡終其一生所做的貢獻(xiàn)時(shí)，不管是在太陽(yáng)系內(nèi)探測(cè)還沒(méi)有加長(zhǎng)版豪華轎車大的小行星，還是去了解我們已知的距離我們最遙遠(yuǎn)的星系，你會(huì)發(fā)現(xiàn)這一切是多么的不可思議” 斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目科學(xué)家Michael Werner說(shuō)道。

為了能夠深化他們的科學(xué)洞察力，斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡的科學(xué)家們不斷地把他們的發(fā)現(xiàn)和其他天文臺(tái)的發(fā)現(xiàn)進(jìn)行合并，這其中就包括大型軌道天文臺(tái)計(jì)劃的其他兩位成員，哈勃天文望遠(yuǎn)鏡和錢德拉X射線天文臺(tái)。

這張來(lái)自NASA斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡的圖片展示了成百上千的恒星聚簇在我們銀河系的漩渦中心。在這張圖片中，古老的和冰冷的恒星是藍(lán)色的，塵埃特征則被炎熱點(diǎn)亮，大量出現(xiàn)的恒星都是紅色的色調(diào)。

Credit: NASA/JPL-Caltech

其他世界

其中一些斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡偉大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，包括那些和地外行星有關(guān)的發(fā)現(xiàn)，并不是這個(gè)項(xiàng)目最初科學(xué)目的的一部分。該團(tuán)隊(duì)使用了一種被稱為凌星法的技術(shù)，即觀察當(dāng)行星從恒星前面經(jīng)過(guò)時(shí)恒星光的減弱來(lái)證實(shí)確實(shí)有兩個(gè)地球大小的行星在TRAPPIST-1系統(tǒng)中存在。然后斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡在同一系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了五顆地球大小的行星，并且為它們的密度提供了重要信息?？偟膩?lái)說(shuō)這是目前為止在一顆恒星周圍發(fā)現(xiàn)的最大的一批類地行星。

作為第一批用于辨別直接來(lái)自系外星系光線的天文臺(tái)成員之一，斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡利用同樣的能力完成了另一項(xiàng)“第一”：探測(cè)系外行星大氣的分子。（先前的研究已經(jīng)表明在系外行星大氣中有獨(dú)特的化學(xué)成分。）并且它也提供了第一個(gè)在系外行星大氣層中的溫度變化和風(fēng)的測(cè)量數(shù)據(jù)。

“在設(shè)計(jì)斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡的時(shí)候，科學(xué)家還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)一個(gè)凌星系外行星，之后截止到斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)射，我們所知道的也屈指可數(shù)，”位于加利福尼亞帕薩迪納市加州理工學(xué)院紅外數(shù)據(jù)處理分析中心，斯皮策科學(xué)中心的主管Sean Carey說(shuō)道?！?斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡成為如此強(qiáng)大的系外行星探測(cè)工具是一件很有意義的事實(shí)，尤其是有一些事情是在最初的計(jì)劃中沒(méi)有準(zhǔn)備的。我們確實(shí)創(chuàng)造了很多讓我們大吃一驚的結(jié)果”

這張來(lái)自NASA斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡的蛇夫座暗星云動(dòng)態(tài)圖片中，新生恒星從新生塵層中悄悄向外窺視。它被天文學(xué)家稱為蛇夫座ρ暗星云，是距離我們最近的恒星發(fā)源地之一，大約只有407光年。

Credit: NASA/JPL-Caltech

保持低溫

斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡最主要的優(yōu)勢(shì)之一是它的敏感性——也就是說(shuō)，它能夠探測(cè)到一些非常微弱的紅外線來(lái)源。地球是主要的紅外輻射源頭，所以想要去看到來(lái)自地表微弱的紅外來(lái)源無(wú)異于太陽(yáng)當(dāng)空時(shí)去觀察星星。這就是為什么斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計(jì)者把他設(shè)計(jì)為第一個(gè)在地球拖尾軌道上的天體物理學(xué)天文臺(tái)：遠(yuǎn)離我們星球的熱源，斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡的探測(cè)器也就不需要去應(yīng)付我們星球本身的紅外輻射。

不同的紅外波長(zhǎng)能夠揭示宇宙不同的特性。一些地表望遠(yuǎn)鏡能夠觀測(cè)到特定的紅光波長(zhǎng)并且能夠提供一些有價(jià)值的科學(xué)見(jiàn)解，但是斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)超地面大型望遠(yuǎn)鏡的敏感度，它能看到更微弱的光源，比如極其遠(yuǎn)的遙遠(yuǎn)星系。更重要的是，它被設(shè)計(jì)用于探測(cè)被地球大氣遮擋住的紅光波長(zhǎng)，并且對(duì)那些不能到達(dá)地球表面的波長(zhǎng)進(jìn)行可視化渲染處理。

紅外光是什么？我們是怎么利用它來(lái)研究宇宙的呢？紅外輻射，或叫紅外光，是一種能量形式。我們?nèi)祟惒荒芸吹降俏覀兛梢砸詿岬男问礁惺艿?。宇宙中的所有物體都會(huì)發(fā)射出一定程度的紅外輻射，無(wú)論是熱還是冷。制造一個(gè)像NASA的斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡一樣的紅外望遠(yuǎn)鏡對(duì)于我們探測(cè)一些可能不可見(jiàn)的物體是很有用的。

航天器也能夠產(chǎn)生紅外熱量，所以斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡要保持足夠的低溫，在低于6.15K（-267攝氏度）環(huán)境中運(yùn)行。在2009年，斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡耗盡了它的氦冷卻劑，標(biāo)志著它的“冷任務(wù)”的結(jié)束。但是由于斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡距離地球有很遠(yuǎn)的距離，這樣能夠幫助它不至于變暖很多——它依舊在29.15K（-244攝氏度）環(huán)境中運(yùn)行——并且團(tuán)隊(duì)成員發(fā)現(xiàn)他們依舊可以繼續(xù)觀察兩個(gè)紅外波長(zhǎng)。斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡的“暖任務(wù)”已經(jīng)持續(xù)了十年多，幾乎是它所執(zhí)行的“冷任務(wù)”的兩倍長(zhǎng)。

最初的任務(wù)計(jì)劃并沒(méi)有期待斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡能夠運(yùn)行超過(guò)16年。這個(gè)延長(zhǎng)的壽命促成了另外一些具有深遠(yuǎn)意義的科學(xué)結(jié)果，但是同時(shí)也帶來(lái)了挑戰(zhàn)，因?yàn)轱w行器飄得更遠(yuǎn)了。

“讓斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡遠(yuǎn)離地球運(yùn)行并不在計(jì)劃中，所以團(tuán)隊(duì)不得不通過(guò)年復(fù)一年的調(diào)整來(lái)保證飛行器運(yùn)行，” 斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目經(jīng)理Joseph Hunt說(shuō)道?！暗俏矣X(jué)得克服這個(gè)挑戰(zhàn)能夠給人一種在任務(wù)中的自豪感。使命與你同在?！?/p>

在2020年1月30號(hào)，工程師將會(huì)讓斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡退役并且停止科學(xué)行動(dòng)。2016年，NASA高級(jí)評(píng)議做了一個(gè)決定，要關(guān)閉斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡任務(wù)。這個(gè)收尾工作最初計(jì)劃在2018年詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)射升空之前。詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡也將開(kāi)展紅外天文學(xué)任務(wù)?？墒钦材匪埂ろf伯太空望遠(yuǎn)鏡的發(fā)射被推遲了，也就有了斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡第五次同時(shí)也是最后一次延期。這次任務(wù)延期給了斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡額外的時(shí)間去繼續(xù)貢獻(xiàn)包括韋伯望遠(yuǎn)鏡的領(lǐng)航任務(wù)在內(nèi)的變革型科學(xué)內(nèi)容。

話在最后：

祝大家春節(jié)快樂(lè)，同時(shí)請(qǐng)積極做好防護(hù)！

責(zé)任編輯：楊伯順