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斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡
紅外望遠(yuǎn)鏡
斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡（Spitzer Space Telescope，縮寫為SST）由美國(guó)國(guó)家航空航天局于2003年8月發(fā)射，是人類送入太空最大的紅外望遠(yuǎn)鏡，也是大型軌道天文臺(tái)計(jì)劃的最后一臺(tái)空間望遠(yuǎn)鏡。該望遠(yuǎn)鏡隸屬于美國(guó)宇航局和加州理工學(xué)院。斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡是美國(guó)宇航局發(fā)射的四大太空望遠(yuǎn)鏡之一。
“斯皮策“太空望遠(yuǎn)鏡的命名是為了紀(jì)念天體物理學(xué)家——萊曼·斯皮策。他在20世紀(jì)60年代首先提出把望遠(yuǎn)鏡放入太空以消除地球大氣層遮蔽效應(yīng)的建議，這直接造就了“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡的誕生。
工作原理
紅外波觀測(cè)
雖然斯皮策與哈勃都是太空望遠(yuǎn)鏡，但是哈勃以光學(xué)觀測(cè)為主，而斯皮策則以觀測(cè)天體紅外波段為主。所謂紅外，說(shuō)的是望遠(yuǎn)鏡能夠探測(cè)到目標(biāo)發(fā)出的紅外輻射。斯皮策的紅外探測(cè)靈敏度極高，波長(zhǎng)在3微米至180微米之間的紅外輻射都能盡收“眼”底。而這個(gè)波段因其范圍內(nèi)的輻射抵達(dá)地面時(shí)會(huì)被地球大氣層阻擋，一向是地面望遠(yuǎn)鏡的“盲區(qū)”。因此斯皮策能探測(cè)到宇宙中那些難以感知到的天體，比如一些暗淡的小型恒星。與光學(xué)天文觀測(cè)設(shè)備相比，斯皮策的紅外之“眼”能夠穿透塵埃、氣體，看到其背后隱藏的無(wú)限奧秘。
組成部分
斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡總長(zhǎng)約4.45米，重量為950千克，主鏡口徑為85厘米，用鈹制作。除此之外還有3臺(tái)觀測(cè)儀器，分別為：
2、紅外攝譜儀（IRS），由4個(gè)模塊組成，分別工作在5.3-14微米（低分辨率）、10-19.5微米（高分辨率）、14-40微米（低分辨率）和19-37微米（高分辨率）。
3、多波段成像光度計(jì)（MIPS），工作在遠(yuǎn)紅外波段，由3個(gè)探測(cè)器陣列組成，大小分別為128×128像素（24微米）、32×32像素（70微米）和2×20像素（160微米）。
4、為避免望遠(yuǎn)鏡本身發(fā)出的紅外線干擾，主鏡溫度冷卻到了5.5K。望遠(yuǎn)鏡本身還裝有一個(gè)保護(hù)罩，為的是避免太陽(yáng)和地球發(fā)出的紅外線干擾。
5、銀盤上充滿了大量的塵埃和氣體，阻擋了可見光，因此在地球上無(wú)法直接用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到銀河系中心附近的區(qū)域。紅外線的波長(zhǎng)比可見光長(zhǎng)，能夠穿透密集的塵埃，因此紅外觀測(cè)能夠幫助人們了解銀河系的核心、恒星形成，以及太陽(yáng)系外行星系統(tǒng)。
由于采用了大型紅外探測(cè)器陣列技術(shù)，這個(gè)價(jià)值約12億美元的太空紅外望遠(yuǎn)鏡可以將觀測(cè)范圍擴(kuò)展上百萬(wàn)倍，甚至能夠穿越氣團(tuán)和塵埃去分析恒星的誕生和死亡，幫助科學(xué)家揭開未知天體的神秘面紗，推算了解宇宙早期的模樣。
科學(xué)目標(biāo)
第一，尋找太陽(yáng)系之外的行星。這是天文學(xué)家多年以來(lái)持之以恒的一個(gè)努力方向。在可見光波段很難發(fā)現(xiàn)它們，因?yàn)樾行堑墓饷?huì)被恒星的光芒淹沒(méi)。而在紅外波段，恒星與行星的光譜特征具有明顯的區(qū)別，所以在紅外波段就可能比較容易發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)系以外其他恒星周圍的行星。
第二，探索行星是怎樣形成的。按照流行的理論，行星是在恒星周圍的塵埃盤中形成的。通過(guò)觀察不同演化階段的塵埃盤，得出有關(guān)行星形成的過(guò)程。這項(xiàng)工作在可見光波段也很難完成，因?yàn)閴m埃的遮擋使我們看不清那里發(fā)生了什么事情。紅外觀測(cè)則能夠穿透塵埃的阻擋，揭示出那里面的奧秘。
第三，研究陌生的河外星系。在“斯皮策”升空之前，歐洲的“紅外天文衛(wèi)星”發(fā)現(xiàn)一些在紅外波段輻射很強(qiáng)而可見光輻射卻很弱的河外星系，這些星系大多數(shù)都是正在合并或者正在發(fā)生相互作用的星系。還有一些星系具有一個(gè)能夠釋放巨大能量的星系核，叫做活動(dòng)星系。人類對(duì)于具有強(qiáng)烈紅外輻射的星系和活動(dòng)星系都還了解得比較少，“斯皮策”的第三項(xiàng)科學(xué)目標(biāo)就是大力開展對(duì)這些陌生星系的觀測(cè)和研究，以便更深入地了解它們。
第四，觀測(cè)遙遠(yuǎn)星系，揭示早期宇宙圖景。哈勃空間望遠(yuǎn)鏡曾經(jīng)拍攝到130億光年之遙的宇宙深空，那里密密麻麻分布著很多星系。遠(yuǎn)在130億光年之遙的光需要130億年的時(shí)間才能到達(dá)我們這里，所以我們看到的應(yīng)該是130億年以前宇宙的圖景。“哈勃”的觀測(cè)集中在可見光和紫外波段，“斯皮策”的觀測(cè)集中在紅外波段，兩者的結(jié)合將得到更加完美的觀測(cè)成果。
觀測(cè)成果
UCF-1.01行星的假想圖
2010年3月，由樊曉輝（XiaohuiFan)領(lǐng)導(dǎo)的研究小組利用斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的兩個(gè)最小的類星體，分別是J0005-0006類星體和J0303-0019類星體，距離地球130億光年。美國(guó)宇航局的錢德拉X射線天文臺(tái)也觀測(cè)到了其中一個(gè)類星體發(fā)射出的X射線。當(dāng)圍繞在類星體周圍的氣體被吞噬時(shí)，類星體會(huì)發(fā)射出X射線、紫外線和可見光。
研究人員觀測(cè)到類星體中塵埃的數(shù)量和黑洞質(zhì)量一起都在增加。研究人員發(fā)現(xiàn)J0005-0006類星體和J0303-0019類星體中心黑洞的質(zhì)量最小，表明這兩個(gè)類星體還非常年輕，在這一時(shí)期，它們周圍還沒(méi)有塵埃產(chǎn)生。
北京時(shí)間2012年10月8日，據(jù)英國(guó)《每日郵報(bào)》報(bào)道，天文學(xué)家們最近給出了有關(guān)宇宙膨脹速度迄今最為精確的測(cè)量值。一個(gè)科學(xué)家小組使用美國(guó)宇航局斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行的最新測(cè)量顯示，宇宙的膨脹速度約為46英里(74公里)每秒·每百萬(wàn)秒差距(更精確的數(shù)值為：74.3±2.1(km/s)/Mpc)。
2022年12月18日，據(jù)新華社消息，蒙特利爾大學(xué)研究人員利用哈勃空間望遠(yuǎn)鏡和斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)開普勒-138行星系統(tǒng)后發(fā)現(xiàn)，太陽(yáng)系外一個(gè)行星系統(tǒng)中的兩顆行星可能主要由水構(gòu)成。
拍攝圖片
新聞
螺旋星云
2012年，7月18日，美國(guó)航天局宣布，天文學(xué)家利用該局的“斯皮策”太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)一顆大小只有地球三分之二的太陽(yáng)系外行星。這顆行星名為UCF1.01，距地球約33光年，表面溫度非常高，可能是與太陽(yáng)系距離最近的小于地球的系外行星。
2014年4月24日，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，美國(guó)宇航局的斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡首次拍到銀河系“郊外”的年輕恒星影像。拍攝這些照片是“銀河遺產(chǎn)紅外中平面觀測(cè)”計(jì)劃(以下簡(jiǎn)稱Glimpse 360)的一部分。Glimpse 360計(jì)劃旨在對(duì)銀河系地形進(jìn)行測(cè)繪。
退役
斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡于2003年發(fā)射升空，任務(wù)是研究紅外線中的宇宙。在經(jīng)歷了16年令人驚嘆的圖像和科學(xué)發(fā)現(xiàn)之后，美國(guó)宇航局（NASA）斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡任務(wù)將于2020年1月30日退役。
參考資料
[1]
美“斯皮策”太空望遠(yuǎn)鏡正式“退役”[引用日期2020-02-13]
[2]
斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡[引用日期2020-01-31]
[3]
太陽(yáng)系外發(fā)現(xiàn)兩個(gè)潛在“水世界” · 今日頭條-新華社[引用日期2022-12-18]
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