斯皮策的15个最伟大的发现来自于15年的太空探索

美国宇航局的斯皮策太空望远镜在太空中度过了15年。为纪念这一周年纪念,斯皮策的15个最伟大的发现都在画廊中展出。

斯皮策于2003年8月25日发射到太阳轨道,落后于地球,并逐渐远离我们的星球。斯皮策是美国宇航局四个进入太空的大天文台的决赛。美国宇航局的斯皮策太空望远镜最初计划进行至少2。5年的主要任务,其持续时间远远超出其预期寿命。

#15:第一个系外行星天气图

系外行星天气图
致谢:NASA / JPL-Caltech / Harvard-Smithsonian CfA

斯皮策检测红外光,红外光通常由热辐射等温暖物体发出。虽然斯皮策任务设计师从未计划使用天文台研究太阳系以外的行星,但其红外视觉已被证明是该领域的宝贵工具。

2009年5月,使用斯皮策数据的科学家们首次制作了一颗系外行星的“天气图” – 一颗绕太阳运行的恒星运行的行星。这张系外行星天气图描绘了一个巨大的气体行星HD 189733b表面的温度变化。此外,该研究还显示,咆哮的风可能会掠过地球的大气层。上图显示了艺术家对地球的印象。

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#14:新生恒星隐藏的摇篮

新生儿的明星
致谢:NASA / JPL-Caltech / Harvard-Smithsonian CfA

在大多数情况下,红外光可以比可见光更好地穿透气体和尘埃云。因此,斯皮策为明星诞生的地区提供了前所未有的观点。来自斯皮策的这张照片展示了新生的星星在Rho Ophiuchi黑云中从他们的出生尘埃下面偷看。

这个云被天文学家称为“Rho Oph”,是我们自己的太阳系最接近恒星形成区域之一。该星云位于天空星座Scorpius和Ophiuchus附近,距离地球约410光年。

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#13:一个正在成长的银河大都市

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致谢:斯巴鲁/ NASA / JPL-Caltech

2011年,使用斯皮策的天文学家发现了一个非常遥远的星系集合,称为COSMOS-AzTEC3。来自这组星系的光已经旅行了超过120亿年才能到达地球。

天文学家认为像这样的物体,称为原始星团,最终会发展成为现代星系团,或者是由重力束缚在一起的星系群。COSMOS-AzTEC3是当时发现的最遥远的原始星团。它使研究人员更好地了解星系在整个宇宙历史中是如何形成和演化的。

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#12:’彗星汤’的配方

系外行星天气图
致谢:NASA / JPL-Caltech

当美国宇航局的深度撞击航天器于2005年7月4日故意撞击彗星坦普尔1时,它驱逐了一团含有太阳系原始“汤”成分的物质。将Deep Impact的数据与斯皮策的观测结合起来,天文学家分析了汤,并开始确定最终在我们的太阳系中产生行星,彗星和其他物体的成分。

彗星尘中发现的许多成分都是已知的彗星成分,如硅酸盐或沙子。但也有令人惊讶的成分,如粘土,碳酸盐(在贝壳中发现),含铁化合物,以及在地球上的烧烤炉和汽车尾气中发现的芳烃。对这些成分的研究为我们太阳系的形成提供了有价值的线索。

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#11:土星周围最大的已知环

土星和戒指
致谢:Keck / NASA / JPL-Caltech

土星的令人惊叹的戒指系统已被广泛拍摄,但这些肖像并没有透露出这颗行星最大的戒指。细小的结构是一个弥散的粒子集合,它比其他任何已知的环绕地球离地球更远。戒指距离地球约六百万公里(370万英里)。它比土星的直径宽约170倍,比行星的直径厚约20倍。如果我们能够用眼睛看到戒指,那么它的大小将是天空中满月的两倍。

土星最远的卫星之一菲比(Phoebe)在环内旋转,可能是其材料的来源。环中相对较少数量的粒子不能反射很多可见光,尤其是在太阳光较弱的土星轨道上,这就是它长时间隐藏的原因。斯皮策能够检测到环中冷尘的发光,其温度约为零下316华氏度或零下193摄氏度,即80开尔文。

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#10:太空中的布基球

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致谢:NASA / JPL-Caltech

Buckyballs是球形碳分子,具有在足球表面上看到的六边形 – 五边形图案。然而,巴基球以其与建筑师巴克敏斯特富勒设计的测地穹顶的相似性而得名。这些球形分子属于称为巴克敏斯特富勒烯或富勒烯的一类分子,其在医药,工程和能量储存中具有应用。

斯皮策是第一台在太空中识别Buckyballs的望远镜。它发现了垂死恒星或行星状星云周围的物质中的球体,称为Tc 1.Tc 1中心的恒星曾经类似于我们的太阳,但随着它的老化,它从外层脱落,只剩下一个密集的白矮星。天文学家认为巴基球是由被炸掉的恒星碳层创造出来的。使用斯皮策数据的后续研究帮助科学家们更多地了解了这些独特碳结构在自然界中的流行程度。

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#9:太阳能系统粉碎

艺术家的太阳系概念
致谢:NASA / JPL-Caltech

斯皮策发现了遥远太阳系中几次岩石碰撞的证据。这些类型的碰撞在我们自己的太阳系早期很常见,并且在行星的形成中发挥了作用。

在一系列特别观察中,斯皮策发现一颗年轻恒星周围的尘埃喷发可能是两颗大型小行星之间爆炸的结果。火山爆发时,科学家们已经在观察该系统,这标志着科学家们首次在这些尘埃喷发之前和之后收集了系统数据。

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#8:系外行星大气的第一个“味道”

系外行星天气图
致谢:NASA / JPL-Caltech

2007年,斯皮策成为第一个直接识别系外行星大气中分子的望远镜。科学家使用一种称为光谱学的技术来识别两种不同的气体外行星中的化学分子。这些所谓的“热木星”称为HD 209458b和HD 189733b,它们由气体(而不是岩石)制成,但它们的太阳轨道比我们太阳系中的气体行星更接近它们的太阳。对系外行星大气成分的直接研究是朝着探索岩石系外行星生命迹象的可能性迈出的重要一步。上面的艺术家概念展示了这些热门木星之一的样子。

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美国宇航局的斯皮策首次破解遥远世界的开放之光

#7:遥远的黑洞

艺术家的黑洞概念
致谢:NASA / JPL-Caltech

超大质量黑洞潜伏在大多数星系的核心。使用斯皮策的科学家发现了迄今发现的两个最遥远的超大质量黑洞,让人们可以一瞥宇宙中星系形成的历史。

银河黑洞通常被灰尘和气体结构包围,供给和维持它们。这些黑洞和围绕它们的磁盘称为类星体。斯皮策探测到的两个类星体的光线传播了130亿年到达地球,这意味着它们在宇宙诞生后不到10亿年形成。

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#6:一个最遥远的星球

这位艺术家的银河系地图显示了最远的已知系外行星之一的位置
致谢:NASA / JPL-Caltech

2010年,斯皮策帮助科学家探测到距离地球大约13,000光年远的最遥远的行星之一。大多数以前已知的系外行星位于地球大约1000光年之内。上图显示了这些相对距离。

斯皮策在地面望远镜和行星狩猎技术(称为微透镜)的帮助下完成了这项任务。这种方法依赖于一种称为引力透镜的现象,其中光被重力弯曲和放大。当一颗恒星从一颗更远的恒星前面经过时,从地球上可以看出,前景恒星的引力可以弯曲并放大背景恒星的光线。如果行星围绕前景恒星运行,行星的引力可以有助于放大,并在放大的光线上留下独特的印记。

这一发现为科学家们提供了一条线索,他们想知道星系的不同区域内的行星群是否相似,或者它是否与我们当地社区观察到的不同。

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#5:来自系外行星的第一道光

系外行星天气图
致谢:NASA / JPL-Caltech

斯皮策是第一台直接观察太阳系外行星光线的望远镜。在此之前,只能间接观察到系外行星。这一成就开启了系外行星科学的新纪元,标志着探索岩石系外行星生命迹象的重要里程碑。

2005年发布的两项研究报告直接观测到两颗先前探测到的“热木星”行星的暖红外发光,称为HD 209458b和TrES-r1。热木星是类似于木星或土星的气体巨星,但它们的位置非常接近它们的母星。从它们的干燥轨道,它们吸收了充足的星光,并在红外波长中闪耀着光芒。

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#4:发现小行星

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致谢:NASA / JPL-Caltech /北亚利桑那大学/ SAO

斯皮策的红外视觉使其能够研究一些迄今发现的最遥远的物体。但是这个太空观测台也可以用来研究靠近地球的小物体。特别是,斯皮策帮助科学家识别和研究近地小行星(NEAs)。美国国家航空航天局监测这些物体,以确保它们都没有与我们的星球发生碰撞。

斯皮策对于表征NEA的真实尺寸特别有用,因为它可以检测直接从小行星辐射的红外光。相比之下,小行星不会辐射可见光,而只是从太阳反射它; 因此,可见光可能会揭示小行星的反射程度,但不一定有多大。斯皮策已被用于研究许多不到110码(100米)宽的NEA。

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#3:银河系前所未有的地图

银河系
致谢:NASA / JPL-Caltech /威斯康星大学

2013年,科学家编制了超过200万张斯皮策图像,这些图像是在10年内收集的,用于创建有史以来最广泛的银河系星系地图。地图数据主要来自Galactic Legacy Mid-Plane Survey Extraordinaire 360​​项目(GLIMPSE360)。

观察银河系是一项挑战,因为灰尘阻挡了可见光,使得银河系的整个区域都被隐藏起来。但红外光通常可以比可见光更好地穿透尘埃区域,并揭示星系的隐藏部分。

利用斯皮策数据对银河系进行的研究为科学家们提供了更好的星系螺旋结构图和星形中心“条形图”。斯皮策帮助发现了新的恒星形成的远程站点,并揭示了银河系中碳的丰度高于预期。GLIMPSE360地图继续引导天文学家探索我们的家庭星系。

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#2:’大婴儿’星系

大婴儿星系
致谢:NASA / JPL-Caltech / ESA

斯皮策为研究曾经研究过的一些最早形成的星系作出了重大贡献。来自这些星系的光线需要数十亿年才能到达地球,因此科学家们可以看到它们与数十亿年前相同。斯皮策观测到的最遥远的星系大约在134亿年前,或者在宇宙诞生后不到4亿年后发出光芒。

这个研究领域最令人惊讶的发现之一就是探测到“大婴儿”星系,或者那些比科学家认为早期形成的星系更大,更成熟的星系。科学家认为,通过逐渐合并较小的星系形成了大型的现代星系。但是“大婴儿”星系表明,在宇宙历史的早期,大量的恒星汇集在一起​​。

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#1:围绕一颗恒星的七个地球大小的行星

特拉普-1
NASA / JPL-加州理工学院

七颗地球大小的行星绕着被称为TRAPPIST-1的恒星运行。在一个系统中发现的最大一批地球大小的行星,这个惊人的行星系统激发了科学家和非科学家的共同启发。其中三个行星位于恒星周围的“可居住区”,温度可能适合支撑行星表面的液态水。这一发现代表了我们寻求太阳系以外生命的重要一步。

科学家用斯皮策观察TRAPPIST-1系统超过500小时,以确定有多少行星围绕恒星运行。望远镜的红外视觉非常适合研究TRAPPIST-1恒星,它比我们的太阳更冷。当七颗行星从前面经过时,科学家们观察到了恒星光线的微弱下降。斯皮策的观测也让科学家们了解了这些行星的大小和质量,这些行星可以用来缩小行星的组成范围。

阅读更多:美国宇航局望远镜展示了围绕单颗恒星的最大批次的地球大小,可居住区行星

JPL负责管理美国宇航局科学任务理事会的斯皮策太空望远镜任务。科学运作在帕萨迪纳的加州理工学院的斯皮策科学中心进行。航天器的运营基于位于科罗拉多州利特尔顿的洛克希德马丁太空系统公司。数据存储在加州理工学院IPAC的红外科学档案馆。加州理工学院为NASA管理JPL。有关斯皮策的更多信息,请访问:

https://spitzer.caltech.edu

https://www.nasa.gov/spitzer

the end
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