太空探索：NASA SPHEREx望远镜即将上线，全天候搜索宇宙奥秘
2024年8月，NASA的SPHEREx望远镜正在接受测试。这项任务将在近红外光谱范围内进行首次全天候光谱调查，有助于解答天体物理学中的一些最重要问题。SPHEREx将填补其他太空望远镜的空白，通过探测人眼无法看到的红外光波长，为我们揭示宇宙及其内容的奥秘。
天体物理学的大问题
从二月底开始，NASA和喷气推进实验室将发射一颗名为SPHEREx的新望远镜进入地球轨道。它的目标是考察我们银河系中生命的基本成分以及宇宙起源。SPHEREx将加入其他太空望远镜的行列，通过探测人眼无法看到的红外光线，填补一个关键空白。新望远镜的红外探测器需要保持极低温，因此它被安置在三个同心锥体内，覆盖在一组镜子上，以保护它免受太阳能量和航天器自身热量的影响。整个设备看起来像一个巨大的漏斗。
“它的重量略小于一架钢琴，耗电量约270-300瓦特，比一个冰箱还要少，”SPHEREx副项目经理贝丝·法宾斯基在一月底的新闻发布会上说。与哈勃和詹姆斯·韦伯太空望远镜等其他望远镜相比，这些望远镜可以以精细的细节看到天体物体，但视野相对有限。相比之下，SPHEREx”具有非常大的视野，我们每年都可以两次看到整个天空，”法宾斯基说。这种广阔的天空视野旨在让天文学家回答一些最重要的问题，比如我们是如何到达这里的。
了解宇宙的历史
SPHEREx的缩写是宇宙历史、再电离时代和冰冻探测器的光谱光度计。它将收集数百万个星系和恒星的成分和距离信息。科学家将利用这一地图研究大爆炸发生后的第一秒内发生了什么，星系是如何形成和演化的，以及我们银河系行星系统中水的起源。
在大爆炸后的一秒内，我们的宇宙急剧扩张了一个兆兆倍。”这种扩张将原子大小的微小波动扩大到我们今天看到的宇宙规模，”SPHEREx的主要投资者詹姆斯·博克在加州理工学院说道。天文学家们对宇宙最早时刻发生的事情有一个共识，但他们仍然不知道是什么推动了这种扩张，以及为什么它会发生。新望远镜的目标是通过绘制整个天空上数亿个星系的位置来帮助解答这些问题。
“我们不会看到大爆炸本身，”博克说，”但我们将从中看到余波，并通过这种方式了解宇宙的起源。我们可以使用[红外]确定星系的距离，以建立这个三维地图。”大爆炸后几亿年，出现了一个被称为宇宙黎明的时期，当时诞生了第一颗恒星和星系。博克说，五十亿年后，恒星形成达到高峰，此后一直在缓慢下降。但天文学家担心他们可能没有考虑到所有可能被其他望远镜遗漏的星系内的光。
“SPHEREx将通过一种新颖的方式解决这个问题，”博克说。”它将查看所有星系产生的总辉光。通过这种方式看，我们可以看到是否遗漏了任何光源，”让博克和其他人找到了迄今为止隐藏的星系。红外线也可以用于检测宇宙中特定分子的独特指纹，包括生命的基本组成部分——星际尘云中冰冻的水和有机物质。
“这对我们地球上的兴趣很大，”博克说，”因为我们在地球的海洋上看到的水——天文学家认为最初来自这些星际冰的储藏库。”望远镜收集的所有数据将对科学家免费开放，包括那些未参与SPHEREx开发的科学家，如哈佛和史密松天体物理中心的行星科学家斯蒂芬妮·贾马克。
“它的设计方式，”她说，”将对各种不同的科学问题和机会非常有用。”对贾马克来说，这包括检查我们太阳系内的物体，如小行星。她说，SPHEREx的红外探测器将帮助她识别感兴趣的特定小行星，然后可以使用詹姆斯·韦伯等其他望远镜对其进行更详细地观察。
“拥有新的一套观测数据总是令人兴奋的，”贾马克说。法宾斯基也很兴奋。”如果哈姆雷特是对的，天堂和地球上的事物比我们哲学上所梦见的还要多，SPHEREx将通过其全天候光谱调查捕捉到这一点，”她在新闻发布会结束时说。