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太空探索里程碑!NASA開創前所未有方式

美國國家航空航天局(NASA)最新的太空望遠鏡星期天(8月30日)發射升空,旨在搜尋其他恆星周圍的行星、探索神秘的暗能量,並以前所未有的方式觀測宇宙。

SpaceX在黎明後不久利用推力強勁的「獵鷹重型」(Falcon Heavy)火箭,發射了耗資43億美元的「羅曼太空望遠鏡」(Roman Space Telescope)。「羅曼」號向着160萬公里外的觀測點飛去,那裏也是NASA另一台重磅太空觀測設備--韋伯太空望遠鏡(Webb Space Telescope)的所在地。

這台體型堪比公交車的望遠鏡以NASA首位首席天文學家、已故的南希·格雷斯·羅曼(Nancy Grace Roman)的名字命名,它將耗時三個多月抵達目的地。一旦到位,它將從太空對宇宙中隱秘的角落進行迄今為止最廣闊的觀測,以無與倫比的速度揭示那些難以想像的奧秘。

「它將發現數千顆超新星、數萬顆行星、數十億個星系以及數百億顆恆星,」NASA科學任務局局長尼基·福克斯(Nicky Fox)說,「憑藉其巨大的視場,它將能夠實現我們以往無法做到的觀測。」

在甘迺迪航天中心那震耳欲聾的發射過程過去幾分鐘後,火箭的兩個可重複使用側助推器尾部緩緩降落,並在返回卡納維拉爾角着陸時引發了尖銳的音爆。隨後不久,望遠鏡成功與火箭上部級分離,贏得了地面控制人員的掌聲。

目睹這一過程,福克斯熱淚盈眶。「真是美好的一天!」她說。

川普總統致電祝賀

幾小時後,NASA局長賈里德·艾薩克曼(Jared Isaacman)正在舉行新聞發佈會,這時他的手機響了。電話那頭是唐納德·川普(Donald Trump)總統,他打來電話表示祝賀。

羅曼太空望遠發射升空。(2026年8月30日)

「天哪,在電視上看真是太美了,」川普說道。他剛於星期五(8月28日)訪問了休斯敦的約翰遜航天中心,以表彰「阿耳忒彌斯2號」(Artemis II)登月任務的機組人員。「你們是太空領域最耀眼的明星,」他說。

川普總統也在真相社交平台上發帖表示祝賀。他寫道:「祝賀NASA局長賈里德·艾薩克曼以及NASA那些偉大的愛國者們,發射任務圓滿成功。這是屬於美國的黃金時代!」

羅曼望遠鏡的巡天速度將比哈勃望遠鏡快1000倍

美國國家航空航天局(NASA)在新聞稿中說,羅曼太空望遠鏡每天將傳回1.4TB的數據,這是迄今為止NASA所有天體物理任務中數據傳輸速率最高的。

NASA說,在羅曼望遠鏡開啟旅程數周后,其核心儀器--廣角儀器(Wide Field Instrument)--將被激活。這台3億像素的紅外相機配備了18個4K探測器,每個探測器的大小與一塊蘇打餅乾相當。這些探測器收集光子,隨後將其解碼為清晰的宇宙全景圖像。得益於該天文台堅固的結構設計和穩定的光學性能,它能夠快速掃描天空,無需在不同觀測任務之間耗費大量時間。羅曼望遠鏡的設計目標是,其宇宙巡天速度將比NASA的哈勃太空望遠鏡快1000倍。

NASA還表示,在羅曼望遠鏡為期三個月的調試期剩餘時間裏,科學家們將對各項儀器進行一系列校準和測試。NASA預計將於2027年初發佈羅曼望遠鏡拍攝的首批圖像。

 

延伸閱讀:美國NASA全新超強望遠鏡將改寫我們對宇宙的理解

美國太空總署(NASA;美國國家航空暨太空總署/美國宇航局)的南希·格雷斯·羅曼太空望遠鏡(Nancy Grace Roman Space Telescope)8月30日從佛羅里達州甘迺迪太空中心(Kennedy Space Center)發射升空。

這台望遠鏡以美國太空總署首位女性主管兼首任首席天文學家命名。科學家希望,它能發現新的行星、揭示星系如何演化,並有助解答天體物理學中的根本問題,包括暗物質和暗能量。

該任務高級項目科學家朱莉·麥克納里博士(Dr Julie McEnery)向BBC表示:「我們將對其他恆星周圍的行星進行最大規模的普查,而且⋯⋯我們將利用羅曼望遠鏡上的精密儀器,研究宇宙中的一切,包括所有星系、恆星,以及各種不尋常的天體。」

50萬台電視

與哈勃(Hubble)和詹姆斯·韋伯(James Webb)太空望遠鏡聚焦於個別天體不同,羅曼望遠鏡將掃描大範圍天空,觀測龐大數量的星系、恆星和行星。

英國薩里大學(University of Surrey)天體物理學家諾埃莉亞·諾埃爾博士(Dr Noelia Noël)表示,「它提供了類似哈勃的視野,但規模如同全景圖」,而且「單次觀測涵蓋的天空範圍至少增加100倍」。

在其最大規模的巡天觀測計劃「高緯度廣域巡天」(High-Latitude Wide-Area Survey)中,羅曼望遠鏡將在不足一年半的時間內掃描約12%的全天空。圖像來源,Mostafa Alkharouf/Anadolu via Getty Images

這台望遠鏡的2.4米主鏡有着不尋常的來歷。它於2012年由美國負責間諜衛星事務的國家偵察局(National Reconnaissance Office, NRO)捐贈。

諾埃爾表示:「我覺得這非常美妙。原本用來俯視地球的技術,如今被改造成能夠凝視數十億光年外宇宙的望遠鏡。」

麥克納里表示,這面鏡子為了新的用途進行了大幅改造,但這項捐贈讓美國太空總署得以使用比原先計劃更大的鏡面,「使你能看到更暗淡的天體」,並且「獲得更清晰的視野」。

羅曼望遠鏡的核心是一台強大的3億像素紅外線相機,稱為廣域儀器(Wide Field Instrument),將拍攝極為龐大的影像。

麥克納里表示,僅在一個月內,這台望遠鏡就能發現銀河系中超過200億顆恆星,「這將成為有史以來最大的天體目錄」。而它的運作時間遠不止一個月。

在馬利蘭州完成組裝後,羅曼太空望遠鏡必須放置於特別建造的運輸艙內,運往其位於佛羅里達州的發射地點。圖像來源,Sydney Rohde/Nasa

預計它還會發現環繞這些恆星運行的新系外行星。

她預測:「我們目前已知其他恆星周圍的行星略多於6,000顆。我們將把這個數字提高到超過10萬顆。」

在其最大規模的巡天觀測中,這台望遠鏡將在不足一年半的時間內覆蓋約12%的天空。若將整幅影像完整展示,將需要超過50萬台4K電視。

但羅曼望遠鏡的設計目標並非取代前輩,而是與它們協同運作。

諾埃爾表示:「詹姆斯·韋伯看得更深,但覆蓋範圍較小。如果羅曼發現非常有趣的事物,你就可以把詹姆斯·韋伯對準那個方向,更詳細地研究那個天體或該片天空區域。」

宇宙的陰暗面

除了恆星和行星,羅曼望遠鏡還將掃描數以億計的星系。麥克納里表示,這將「幫助我們了解我們宇宙的基本本質」。

這將有助天文學家解開現代天文學兩大最大謎團:暗物質和暗能量。

根據美國太空總署資料,暗物質是一種將宇宙維繫在一起的無形黏合劑,約佔宇宙總量的27%。

我們知道它存在,是因為科學家能觀察到其引力效應。它會使後方星系發出的光線產生彎曲,進而扭曲星系形狀。

這種現象稱為弱重力透鏡效應(weak gravitational lensing),可用來繪製暗物質隨時間演變的分佈圖,因為來自遙遠星系的光線需穿越漫長時空才抵達我們。

透過這幅三維(3D)地圖,科學家希望更深入了解自大爆炸以來星系及其他宇宙結構如何演化,以及暗物質究竟由什麼構成。

星系團中的普通物質和暗物質會使來自更遙遠星系的光線發生彎曲,形成扭曲現象,例如這張哈勃影像中可見的藍色弧形光帶。圖像來源,Nasa, Esa, J Lotz& the HFF Team(STScI)

另一方面,暗能量約佔宇宙總量的70%。麥克納里表示,它「傾向於把各種事物推開」。

科學家認為暗能量與引力相抗衡,並導致宇宙以加速方式膨脹。

但近期一些具有爭議性的觀測結果,對暗能量是否保持恆定提出疑問。這可能影響宇宙最終命運。例如,如果暗能量會隨時間減弱,引力或許最終會佔上風,令萬物向內塌縮。

諾埃爾表示:「羅曼望遠鏡在這樣令人振奮的時刻到來,」因為它將提供更精確的測量數據,有助平息這些爭論。

其中一項測量將聚焦於稱為「Ia型超新星」(Type Ia supernovas)的爆炸恆星。麥克納里表示,這類超新星每次爆發時亮度都相同。

她解釋說:「如果我們能測量它看起來有多亮,就能精確判定這個天體距離我們有多遠,並利用這些資料測量宇宙膨脹的歷史。」

「我們有一個非常出色的宇宙運作模型⋯⋯但近年來,隨着測量越來越精確,人們越來越清楚地意識到,這個模型並不完全正確。」

麥克納里估計,羅曼望遠鏡最快可能在兩年內開始為這些根本問題帶來更多答案。

「哈勃之母」

諾埃爾認為,這台全新的超強望遠鏡以南希·格雷斯·羅曼博士(Dr Nancy Grace Roman)的名字命名,「再合適不過」。

羅曼於1925年出生于田納西州,從小就對天文學產生興趣。

但她因性別而一再遭遇障礙。在芝加哥大學(University of Chicago)期間,她很清楚自己不太可能獲得終身教職,因此選擇離開。

羅曼於2016年曾表示:「很多人告訴我,女性不可能成為天文學家。我很高興自己沒有理會他們。」

南希·格雷斯·羅曼於1959年初加入美國太空總署,當時該機構僅成立了六個月。圖像來源,Bettmann via Getty Images

最終,她在1950年代美國太空總署創立初期主動申請加入,並在推動哈勃太空望遠鏡成為現實的過程中發揮關鍵作用。因此她獲得了「哈勃之母」(Mother of Hubble)的稱號。

麥克納里表示:「我認為,如果沒有她數十年前的遠見,美國太空總署許多最具雄心的任務今天都不會出現。」

對諾埃爾而言,以羅曼命名這台望遠鏡,也使這項任務與一段更悠久的歷史產生連結,那就是許多女性的工作共同塑造了現代天文學。

她特別提到19世紀末在哈佛天文台(Harvard Observatory)工作的女性,其中包括亨麗埃塔·利維特(Henrietta Leavitt)。利維特對恆星的研究,為一種全新的宇宙距離測量方法奠定基礎。

諾埃爾說:「我認為這很圓滿。如今,我們終於以某種方式,將應有的肯定給予一位追隨亨麗埃塔·利維特腳步前進的女性。」

責任編輯: 寧成月  來源:VOA BBC 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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