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像斯皮策这样的红外望远镜如何帮助天文学家观测不可见之物

红外光为天文学家开辟了新的视野,揭示了行星和星系先前看不见的特征。

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从红外视角看到的银河系中心。它使天文学家能够深入观察我们星系拥挤的中心,那里通常被尘埃遮挡。图片来源:NASA, JPL-Caltech, Susan Stolovy (SSC/Caltech) 等人。

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当天文学家以可见光研究恒星和星系时,会被充满星系的尘埃所困扰,这些尘埃有时会阻碍物体的视线。在晴朗的夜晚看看银河系的夜景照片,你会注意到许多云层遮挡着星系——那些就是尘埃云。 对于想要研究银河系中心或其他星系中心的研究人员来说,这是一个特别大的问题,因为这些地方常常被厚厚的尘埃云笼罩。

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但可见光只是天文学家可以通过望远镜捕捉到的,大部分人眼看不见的大范围电磁辐射光谱的一部分。某些波长的红外光可以穿透尘埃,因此观察来自星系中心的红外光为天文学家提供了通往这个隐藏世界的窗口。

红外光也是研究行星和小行星等不够热到在可见光下发光但会在红外线下发光的物体至关重要的。作为一架红外空间望远镜,斯皮策空间望远镜在拓宽天文学家对宇宙的视野方面发挥了关键作用——随着美国宇航局计划于 1 月 30 日退役该望远镜,它将逐渐退出这一角色。

斯皮策号在太空中的位置使其能够避免地面望远镜所困扰的地球大气干扰。而且,至关重要的是,它在红外领域的观测能力使斯皮策号能够研究那些对可见光望远镜隐藏的物体,并获得补充天文学家在其他波长工作的全新视角。

穿透尘埃太空

可见光被尘埃阻挡的地方,某些波长的红外光则可以穿透。例如,当天文望远镜将红外望远镜指向银河系中心时,它们可以看到围绕星系中心超大质量黑洞高速旋转的恒星 当斯皮策号将目光投向遥远星系中心时,它能够探测到落入这些超大质量黑洞的物质发出的红外光。

“光学图像什么也看不见。但在红外线下,我们可以探测到落入超大质量黑洞的物质发出的信号,” NASA喷气推进实验室的斯皮策研究科学家 Varoujan Gorjian 在 1 月 23 日播出的关于斯皮策的小组讨论中说。

揭示新景象

通过红外线观测天空也使天文学家能够研究那些不够热,无法在可见光或紫外线等能量更强的波长下发光的物体。例如,行星的温度不够高,无法发出可见光,但可以在红外线下发光。研究我们太阳系中行星的红外光揭示了以前看不见的特征,例如,或者一个

天文学家也利用红外线研究了其他太阳系中的行星。一颗系外行星在可见光下可能只是其恒星眩光旁的一个看不见的点,但在红外线下,它有可能被发现。到目前为止,天文学家已经成功拍摄了几颗系外行星的红外光图像。

斯皮策号将这一优势发挥到了极致。2007 年,研究人员使用斯皮策号研究了距离地球约 60 光年的系外行星 HD 189733b 的红外光。他们能够捕捉到这颗行星表面红外亮度(因此是温度)的变化,从而绘制出这颗行星的“天气图”

还有许多其他天体可以通过斯皮策号等红外天文台进行研究。

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“它为恒星托儿所、恒星形成区、星系、垂死星系、演化中的恒星——所有这些天体——打开了丰富的数据宝库,” NASA喷气推进实验室前斯皮策项目经理 Suzanne Dodd 在小组讨论会上说。

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