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斯皮策太空望遠鏡
紅外望遠鏡
工作原理
紅外波觀(guān)測
雖然斯皮策與哈勃都是太空望遠鏡，但是哈勃以光學(xué)觀(guān)測為主，而斯皮策則以觀(guān)測天體紅外波段為主。所謂紅外，說(shuō)的是望遠鏡能夠探測到目標發(fā)出的紅外輻射。斯皮策的紅外探測靈敏度極高，波長(cháng)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)波段因其范圍內的輻射抵達地面時(shí)會(huì )被地球大氣層阻擋，一向是地面望遠鏡的“盲區”。因此斯皮策能探測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(guān)測設備相比，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
斯皮策空間望遠鏡總長(cháng)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臺觀(guān)測儀器，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（MIPS），工作在遠紅外波段，由3個(gè)探測器陣列組成，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、為避免望遠鏡本身發(fā)出的紅外線(xiàn)干擾，主鏡溫度冷卻到了5.5K。望遠鏡本身還裝有一個(gè)保護罩，為的是避免太陽(yáng)和地球發(fā)出的紅外線(xiàn)干擾。
5、銀盤(pán)上充滿(mǎn)了大量的塵埃和氣體，阻擋了可見(jiàn)光，因此在地球上無(wú)法直接用光學(xué)望遠鏡觀(guān)測到銀河系中心附近的區域。紅外線(xiàn)的波長(cháng)比可見(jiàn)光長(cháng)，能夠穿透密集的塵埃，因此紅外觀(guān)測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。
由于采用了大型紅外探測器陣列技術(shù)，這個(gè)價(jià)值約12億美元的太空紅外望遠鏡可以將觀(guān)測范圍擴展上百萬(wàn)倍，甚至能夠穿越氣團和塵埃去分析恒星的誕生和死亡，幫助科學(xué)家揭開(kāi)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
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(jiàn)光波段很難發(fā)現它們，因為行星的光芒會(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別，所以在紅外波段就可能比較容易發(fā)現太陽(yáng)系以外其他恒星周?chē)男行恰?/span>
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?chē)膲m埃盤(pán)中形成的。通過(guò)觀(guān)察不同演化階段的塵埃盤(pán)，得出有關(guān)行星形成的過(guò)程。這項工作在可見(jiàn)光波段也很難完成，因為塵埃的遮擋使我們看不清那里發(fā)生了什么事情。紅外觀(guān)測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“紅外天文衛星”發(fā)現一些在紅外波段輻射很強而可見(jiàn)光輻射卻很弱的河外星系，這些星系大多數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(lèi)對于具有強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”的第三項科學(xué)目標就是大力開(kāi)展對這些陌生星系的觀(guān)測和研究，以便更深入地了解它們。
觀(guān)測成果
UCF-1.01行星的假想圖
2010年3月，由樊曉輝（XiaohuiFan)領(lǐng)導的研究小組利用斯皮策太空望遠鏡發(fā)現的兩個(gè)最小的類(lèi)星體，分別是J0005-0006類(lèi)星體和J0303-0019類(lèi)星體，距離地球130億光年。美國宇航局的錢(qián)德拉X射線(xiàn)天文臺也觀(guān)測到了其中一個(gè)類(lèi)星體發(fā)射出的X射線(xiàn)。當圍繞在類(lèi)星體周?chē)臍怏w被吞噬時(shí)，類(lèi)星體會(huì )發(fā)射出X射線(xiàn)、紫外線(xiàn)和可見(jiàn)光。
研究人員觀(guān)測到類(lèi)星體中塵埃的數量和黑洞質(zhì)量一起都在增加。研究人員發(fā)現J0005-0006類(lèi)星體和J0303-0019類(lèi)星體中心黑洞的質(zhì)量最小，表明這兩個(gè)類(lèi)星體還非常年輕，在這一時(shí)期，它們周?chē)€沒(méi)有塵埃產(chǎn)生。
北京時(shí)間2012年10月8日，據英國《每日郵報》報道，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量值。一個(gè)科學(xué)家小組使用美國宇航局斯皮策空間望遠鏡進(jìn)行的最新測量顯示，宇宙的膨脹速度約為46英里(74公里)每秒·每百萬(wàn)秒差距(更精確的數值為：74.3±2.1(km/s)/Mpc)。
2022年12月18日，據新華社消息，蒙特利爾大學(xué)研究人員利用哈勃空間望遠鏡和斯皮策空間望遠鏡觀(guān)測開(kāi)普勒-138行星系統后發(fā)現，太陽(yáng)系外一個(gè)行星系統中的兩顆行星可能主要由水構成。
拍攝圖片
新聞
螺旋星云
2012年，7月18日，美國航天局宣布，天文學(xué)家利用該局的“斯皮策”太空望遠鏡發(fā)現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，據國外媒體報道，美國宇航局的斯皮策太空望遠鏡首次拍到銀河系“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(guān)測”計劃(以下簡(jiǎn)稱(chēng)Glimpse 360)的一部分。Glimpse 360計劃旨在對銀河系地形進(jìn)行測繪。
退役
斯皮策太空望遠鏡于2003年發(fā)射升空，任務(wù)是研究紅外線(xiàn)中的宇宙。在經(jīng)歷了16年令人驚嘆的圖像和科學(xué)發(fā)現之后，美國宇航局（NASA）斯皮策太空望遠鏡任務(wù)將于2020年1月30日退役。
參考資料
[1]
美“斯皮策”太空望遠鏡正式“退役”[引用日期2020-02-13]
[2]
斯皮策太空望遠鏡[引用日期2020-01-31]
[3]
太陽(yáng)系外發(fā)現兩個(gè)潛在“水世界” · 今日頭條-新華社[引用日期2022-12-18]
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宇宙的“透視之眼”，斯皮策太空望遠鏡，距離地球2.54億公里！
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