地球之外看宇宙有啥不同?探測器在50億公裡外的冥王星,找到答案

2020-12-11 LetFly萊飛

我們所在的位置身處宇宙之中,但不妨礙我們從自己的立足點觀察頭頂的星空了解這個世界。

遠古部落時代的巫師和古代欽天監沒有現代天文學儀器,他們眼界只能局限於視星等很低的天體,比如靠近地球的太陽系內行星以及各大星座。

他們只能靠肉眼;為了努力觀察的清楚,他們修建了幾十米高的觀星臺,希望能離星空更近些。

伽利略發明天文望遠鏡後,這幾百年來天文學取得長足進步。今天科學家想要口徑更大的觀測儀器的同時,還想要脫離地球大氣層和地表光汙染的幹擾,前往太空。

哈勃太空望遠鏡

哈勃太空望遠鏡就是其中最知名的,更先進的韋伯望遠鏡依然在諾格的實驗室裡調試。

我國在國力和科研實力取得長足進步的今天,三年前就有了自己的空間望遠鏡,不過好像不怎麼出名。

硬X射線調製望遠鏡(HXMT)

我國第一部太空望遠鏡是在2017年發射的硬X射線調製望遠鏡(HXMT),它接收X射線寬波段光譜,觀測黑洞、中子星、活動星系核等高能天體。

今年我國科學家就利用這臺太空望遠鏡找到了迄今為止,人類直接且非常可靠地測量到的宇宙中的最強磁場——吸積脈衝星GRO J008-57;該成果已經發表在《天體物理學報通訊》雜誌上。

相比於HXMT,鴿子感覺大家對國產版的哈勃太空望遠鏡更感興趣,這個新望遠鏡在接下來幾年我國空間站建設時就會發射升空,運行在空間站附近;這樣可以更方便地維護望遠鏡。

哈勃望遠鏡只能使用太空梭維修

而不用每次維修專門像美國一樣使用太空梭,一旦太空梭退役,望遠鏡只能靠備份設備硬撐;屆時我國將一改長期在天文光學觀測設備方面的落後局面,擁有性能比哈勃更強悍的太空之眼。

地球近地軌道是望遠鏡的最理想位置嗎?

根據今日宇宙消息,上個月科學家在《天體物理學雜誌》發表研究成果,已經進入柯伊伯帶的新視野號探測器,在經過冥王星後,距離地球六十億公裡的位置,發現了更好的觀測位置。

2015年7月,美國宇航局的新視野號探測器創造了歷史,成為首個近距離飛越冥王星的探測器。隨後首次遇到柯伊伯帶天體——天涯海角

相比於上個世紀七十年代發射的旅行者們,新視野號於2006年發射,它擁有更先進的觀測儀器和通信設備。

使用核電池的新視野號

利用探測器的遠程偵察成像儀(LORRI)的數據,美國國家光學天文臺(NOAO)和西南研究所(SwRI)組成研究小組,對宇宙光學背景(COB)進行了測量。

遠程偵察成像儀(LORRI)設備位置

簡單地說,宇宙光學背景指來自於除銀河系以外可觀測宇宙中所有光源的光。通過測量這些光,科學家能夠辨別恆星的位置、星系的大小和密度,並驗證關於宇宙結構的構想和形成的理論。

此外,天文學家還試圖確定宇宙光學背景是否存在擴散分量,擴散分量是指與當前已知物體無關的光子來源。

太陽光照對觀測的影響範圍

了解它們可以知道宇宙光學背景有多少來自宇宙低密度區域的天體,還可以反映出由更奇特的過程產生的光子,比如暗物質的湮滅或衰變。

但是在新視野號之前,關於宇宙光學背景研究總是存在很大幹擾,地表的大型天文望遠鏡受大氣影響,而在近地軌道運行的太陽望遠鏡受黃道光影響。

黃道光是指在夜空中靠近太陽的地方,沿著黃道或黃道帶泛出略呈三角形的白色微光。

兩大因素的幹擾,造成對宇宙光學背景觀測數據總是存在很大的誤差,但是如果能到太陽系的偏遠地區,這種幹擾情況就要好上不少。

黃道光

運行在近地軌道的哈勃望遠鏡結構

雖然先鋒10號和11號以及兩顆旅行者早已抵達太陽系外界,但它們的設備落後,已經難堪大任,這個任務非常適合交給新視野號來幹。

更遠的新視野號看見了什麼?

當新視野號掠過冥王星後,距離太陽42到45個AU時(AU:天文學長度單位,地球與太陽的平均距離1.49億公裡),科學家控制新視野號的遠程偵察成像儀觀測宇宙光學背景,發現其亮度是哈勃望遠鏡所能觀測到的亮度10倍。

新視野號得到的宇宙光學背景

新視野號發現的視星等超過30的星系

果然遠離太陽所帶來的光汙染幹擾,帶來的好處極大!

研究小組通過新視野號的數據發現,我們目前對暗淡星系的認知不足,在地球附近受幹擾影響,至少有一半視星等在30或30以上的星系沒有被觀測到。

基於哈勃的觀測數據,十年前科學家曾經認定在可觀測的宇宙中有2000億個星系,隨著探測器的不斷遠離,2016年天文學家更新了數據,在可觀測的宇宙中有多達兩萬億個星系。

當人類的眼界隨著探測器走向太陽系外時,我們才發現還是低估了。宇宙雖然極端空曠,但物質世界還要更加豐富多彩。隨著新視野號的新數據不斷傳回,可能今後幾年這個數據還會不斷刷新。

新視野號僅僅在冥王星之外就發現了如此多的觀測結果,如果把哈勃這種級別的望遠鏡放在那個位置,相信結果會更加的驚人。

也許在幾百年後,地表會淪為天文學家心目中觀測宇宙的下下之選,只算天文愛好者的娛樂之地。近地天基望遠鏡成標配,太陽系外側備受追捧,恆星系和恆星系之間空曠的星際空間,才是完美之地(笑)。

(文中圖片來自網絡,如侵刪)

參考資料:

New Horizons Observations of the Cosmic Optical Background.Tod R. Lauer.

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