韦布发射升空 五大天文任务可期

2021-12-30 08:54 来源:环球网 阅读数:8426

今日视点

◎本报记者 刘 霞

美国国家航空航天局(NASA)设计的詹姆斯·韦布空间望远镜(JWST)12月25日清晨从法属圭亚那库鲁航天中心发射升空,开启了天文探索新时代。12月23日,中国天文学名词审定委员会将JWST的中文名定为“詹姆斯·韦布空间望远镜”,简称“韦布空间望远镜”。

一切过往,皆为序章。韦布升空并非科学家们星辰大海征途的终结,未来还会有更多空间探测器竞相发射,与韦布同台竞技。美国太空网在12月26日的报道中,列出了韦布望远镜发射之后备受期待的5大太空任务。

罗曼空间望远镜:研究暗能量

这台望远镜以NASA第一位首席天文学家、哈勃望远镜之母南希·格雷斯·罗曼的名字命名,它原名“广域红外空间望远镜”(WFIRST),主要使命是绘制宇宙的大片区域以研究暗能量。罗曼望远镜的主镜大小跟哈勃望远镜相同,但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。

该望远镜预计于2027年发射,将观测数百万个星系,绘制出我们宇宙“邻居”的地图。天文学家希望利用星系的分布来梳理暗能量的演化历程。此外,该仪器还将使用引力微透镜——背景星光的微小变化来发现潜在的数百万颗系外行星。

大型紫外/光学/红外探测器:搜寻外星生命

韦布望远镜就像哈勃望远镜的放大版——它太大了,如果没有采用折叠设计,它甚至无法装入火箭整流罩。

大型紫外/光学/红外探测器(LUVOIR)则更大,其镜面直径超过15米——相比之下,韦布望远镜的镜面直径约为6.5米。LUVOIR是一个全能型空间望远镜,天文学家希望利用这台望远镜实现多项天文科学目标,例如以25公里的分辨率观测木星云顶,并在其他行星的大气中寻找生物存在的“蛛丝马迹”;研究恒星和星系的形成演化;拍摄太阳系中的天体等。

LUVOIR目前仍处于设计阶段,正与其他天文任务争夺资助资金。如果它能获得相应的投资并建造完成,该巨型空间望远镜将在本世纪30年代的某个时候发射。

宜居系外行星成像任务:寻找“地球2.0”

寻找宜居系外行星是天文学领域一个相当热门的话题。“地球2.0”的发现将是一座“金矿”,有助于我们弄清楚宇宙中生命是否普遍存在,甚至可能预示着:人类并不孤独。为此,天文学家们一直致力于搜寻质量和成分与地球类似的行星,这些行星围绕着类日恒星运行,其与主恒星的距离刚好合适,让液态水得以在行星上存在。

但发现这类行星只是开始,我们还需要研究它的大气层,寻找生命存在的生物信号。例如,如果某颗行星的大气层富含氧气,这可能意味着这个天体上光合作用比较活跃;如果其大气层中存在大量甲烷,可能意味着那里有类似细菌的生物体。

而这正是“宜居系外行星成像任务”(HabEx)的主要使命。尽管HabEx也在争夺资助资金,但支持者希望其能在2035年发射。HabEx之所以如此令人瞩目,是因为它拥有星影遮光罩,这个遮光罩可以阻挡来自恒星的光线,使望远镜能够直接拍摄系外行星。

激光干涉仪空间天线:测量引力波

激光干涉仪空间天线(LISA)是一个位于太空的引力波观测站。在欧洲空间局的领导下,它将瞄准地面引力波探测器无法探测到的引力波源,如超大质量黑洞碰撞产生的引力波以及我们银河系内致密天体并合产生的引力波。LISA由3颗卫星组成,它们各自相距250万公里,一起围绕太阳运行。

通过在它们之间不断反射的激光,卫星可以测量它们之间距离的微小变化——特别是当引力波通过时。该探测器计划于2034年发射。

黑暗时代无线电探索者:揭秘“黑暗时代”

大爆炸后数百万年里,宇宙中一片暗黑,处于“黑暗时代”。当时,宇宙中几乎只有巨大的氢气云团,但随着一切开始冷却,这些气体坍缩并形成了第一批恒星和黑洞。随着这些恒星的出现,出现了有史以来的第一束光,自此结束了宇宙的“黑暗时代”,进入了被称为“宇宙黎明”的时期。

目前,还没有任何探测器观测到宇宙的“黑暗时代”。在黑暗中漂浮着的中性氢会释放出一种非常特殊的辐射,精确地发射出波长2.1厘米的光。这些辐射一直在宇宙中飘荡,在130亿年后的今天,它的波长已经红移到了2米左右。

这种波处于无线电频谱中,这意味着任何探测这种辐射的尝试都会被来自地面的无线电干扰所淹没,而“黑暗时代无线电探索者”(DARE)承担起了探测宇宙“黑暗时代”的重担。

DARE目前处于设计阶段,支持者希望在未来几年的某个时候发射。这个探测器的运行位置将是独一无二的:它将环绕月球运行,因为月球的远端是太阳系内已知的唯一没有人为无线电干扰的地方。这是人类附近最安静的地方,也是探索宇宙“黑暗时代”的绝佳之处。

空间望远镜好像人类的眼睛,人类能看多远,取决于望远镜的“视力”和能力,希望这些人类的“眼睛”能让我们更深刻地洞悉宇宙的秘密。

0.119775s