阅读时长:4分钟 | 如果让天文学家选出过去几十年最成功的科学仪器,哈勃太空望远镜大概率会进入绝大多数人的名单。
很多人第一次真正感受到宇宙的壮丽,其实就是通过哈勃拍下的照片。鹰状星云中的“创生之柱”、仙女座星系旋臂里的恒星海洋、数十亿光年之外微弱得几乎无法想象的星系光芒……这些画面不仅改变了科学家对宇宙的认知,也改变了普通人对宇宙的想象。
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但问题来了。
哈勃已经如此强大,人类为什么还要花40亿美元,再造一台新的太空望远镜?
因为今天的天文学家已经不满足于“看见”宇宙了,他们想统计宇宙,想普查宇宙。想知道银河系里究竟有多少颗行星,暗能量到底是什么,宇宙为何会加速膨胀,以及我们的太阳系到底是不是一种常见存在。
而承担这些任务的,正是即将发射的——南希·格蕾丝·罗曼太空望远镜。
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刚刚,NASA宣布,这台已经完成主体建造的旗舰级空间天文台,将从马里兰州的戈达德航天中心启程,运往佛罗里达州肯尼迪航天中心,开始最后阶段的发射准备工作。
这意味着,历经十多年规划与建设之后,罗曼望远镜距离真正飞向太空,只剩下最后几步。
天文学界喜欢把它称作“哈勃接班人”,不过,严格来说,这种说法只对了一半。
因为罗曼并不是简单的升级版哈勃,它更像是太空观测的另一种思路。
打个比方,哈勃像一台拥有超长焦镜头的专业单反,它可以把一个目标拍得极其清晰,细节丰富得惊人,但它一次能够看到的区域并不大。而罗曼更像是一台拥有同样高画质,却搭载超广角镜头的相机,它的主镜直径同样达到2.4米,与哈勃几乎相同,然而视场范围却接近哈勃的100倍。
这意味着什么?
过去哈勃需要数百次拍摄、数月甚至数年的拼接工作才能完成的大范围宇宙观测,罗曼可能一次就能完成。
这是一个非常大的变化。
因为很多宇宙问题,本质上不是看得够不够远,而是看得够不够多。
罗曼望远镜将首次以哈勃级别的清晰度,对大范围天空进行系统扫描。科学家预计,它有机会发现数百万个此前从未被记录过的天体。
其中最令人兴奋的,莫过于系外行星。
1995年,人类确认了第一颗围绕类太阳恒星运行的系外行星。那时候,没有人知道银河系中行星究竟普遍还是稀有。三十年过去,答案逐渐浮现。截至目前,人类已经发现超过6000颗系外行星。
有的比木星还大,有的温度高达数千摄氏度,有的甚至围绕两颗恒星运行,看起来就像《星球大战》中的塔图因星球。
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但这些发现其实存在一个偏差,因为我们目前的探测技术,更容易找到某一类行星。特别是那些距离恒星很近、体积较大的行星。至于那些轨道很远、体积较小的世界,却很难被发现。
因此,我们得到的数据显然不完整。
罗曼望远镜的目标之一,就是填补这个空白。NASA预计,它将发现大约10万颗新的系外行星。这个数字几乎相当于过去几十年发现总数的十几倍。更重要的是,其中很多行星可能属于此前极少被探测到的类别。它们距离母恒星更远,环境更加多样,有些甚至可能类似太阳系中的火星、海王星或者地球。
如果说开普勒太空望远镜告诉我们银河系到处都是行星”那么罗曼要解决的问题则是:“这些行星到底是什么样的?”
为了完成这项任务,罗曼会使用一种听起来有点科幻的方法——引力微透镜,它的原理其实很简单,爱因斯坦曾经指出,质量会弯曲时空。当一颗恒星恰好从另一颗更遥远恒星前方经过时,它的引力会像放大镜一样放大背景恒星的光。如果这颗前景恒星拥有行星,那么行星的引力也会在光线中留下额外痕迹。科学家通过分析这些细微变化,就能推断出行星的存在。
更神奇的是,这种方法甚至能够发现那些几乎不发光、也不经过恒星表面的行星,因此被认为是寻找远距离小型行星的最佳工具之一。
不过,寻找新世界只是罗曼任务的一部分。
事实上,NASA愿意投入40亿美元,最重要的原因可能是另一个更加宏大的谜题——暗能量。
罗曼望远镜的重要任务,就是利用海量星系观测数据,进一步研究暗能量的性质。它会测量数十亿个星系的位置和形态,绘制前所未有的大尺度宇宙地图,试图回答那个困扰科学界二十多年的问题:究竟是什么力量,在推动整个宇宙加速膨胀?
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