NASA縮時視頻展示過去12年宇宙變遷

【2022年11月02日訊】(記者林達編譯報導)天體物理學一般認為宇宙已有130億歲,因此12年在宇宙歷史中就只是一眨眼的功夫。但是美國宇航局(NASA)10月18日發布的一部縮時視頻卻顯示出過去12年中發生了多少巨大變化:恆星們亮度發生劇烈震盪,小行星們在太空中飛奔,黑洞們因吞噬氣體及塵埃而發出宇宙焰火。

NASA於2009年發射了「廣域紅外線巡天探測衛星」(WISE, Widefield Infrared Survey Explorer)。WISE發現了星團和數千顆矮行星,並幫助科學家發現了地球的特洛伊小行星等。當WISE在2011年用盡冷卻劑時,NASA將其置於休眠狀態。但它的一些紅外探測儀仍可有效運作。因此,2013年,NASA以NEOWISE(Near-Earth Object WISE, 即近地天體WISE)的形式重新啟動了這項任務。NEOWISE的主要目標之一是追蹤和描述2,000顆已知的小行星。

縮時攝影

NEOWISE通過廣角巡天來執行其任務。每六個月,NEOWISE即可完成一張夜空全景圖像。NASA將十多年來拍攝的18張全天圖像組合在一起,創造了夜空的縮時攝影,其中涵蓋了數億個天體。

「如果你走到室外觀看夜空,似乎一切照舊,但事實並非如此,」位於圖森市的亞利桑那大學(University of Arizona in Tucson)NEOWISE首席研究員艾米‧美因澤(Amy Mainzer)說,「星星燃燒爆炸此起彼伏、小行星呼嘯而行、黑洞在撕裂著恆星、宇宙一派繁忙景象。」

褐矮星

NEOWISE的一項重大科學貢獻是它大大增進了科學家對褐矮星的研究。褐矮星並不完全是恆星,而是正在成為恆星的亞恆星。但尚未聚集足夠的質量來引發氫聚變反應而升級為恆星。其個頭比恆星小,比最大的行星大,其質量從13到80個木星(Jupiter)不等。

天體物理學家推測褐矮星是存在的,但只有通過紅外觀測才能看見它們。儘管「2微米全天巡天」項目(2MASS)成功地找到了一些褐矮星,但從地球表面進行紅外天文學是很困難的。而現在我們發現了成千上萬個,這要歸功於WISE/NEOWISE這樣的太空紅外天文台。

天體物理學家對最涼的褐矮星很感興趣,因其彌合了恆星和行星之間的差距。這是光譜Y類褐矮星,發射的能量非常少。最涼的溫度略高於室溫。WISE在2011年發現了Y級褐矮星。

NASA最終將WISE和NEOWISE的數據合併到一個名為CATWISE的目錄中。2019年,科學家通過目錄搜索發現了CISEP J1935-1546,這是一顆更涼的褐矮星,估計溫度為攝氏-3度到87度之間。

公民科學家團體也在NEO/NEOWISE的褐矮星研究中發揮了作用。2020年,公民科學家幫助發現了兩顆最不尋常的褐矮星,叫做T型亞矮星。

同年,與NEOWISE合作的科學家們發現了迄今為止最奇怪的褐矮星,並給它起了個暱稱:「意外」,因其發現真的是一個意外。「意外」歲數很大了,年紀約有100到130億年——並且金屬豐度(metallicity,指恒星内除氢和氦元素之外,其它的化学元素所占比例)非常低。它是如此古老,以至於其金屬豐度反映的是早期宇宙而非現代宇宙。一代又一代的恆星創造了更重的元素,在數十億年間將其散布到太空中,因此宇宙中近期形成的物體具有更高的金屬豐度。

雖然「意外」是第一個被發現的,但可能不是最後一個。其中許多可能潛伏在黑暗中,甚至可能仍隱藏於NEOWISE數據中。

NEOWISE任務的持續時間比預期的要長得多。當NASA將其作為WISE發射時,認為它會持續兩年,直到冷卻劑用完。但在重新調整為NEOWISE後,任務已經持續了10年。甚至WISE的科學家也對任務的長度以及收集的數據量感到驚訝。

NASA噴氣推進實驗室的天文學家彼得‧艾森哈特(Peter Eisenhardt)說:「我們從未預期航天器會運行這麼長久,而且也無法預料能夠利用如此多的數據做科學研究。」。◇#

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