红外线望远镜

时间:2023-11-10 10:04:22编辑:莆田seo君
基本介绍

赫歇尔望远镜在进行最后的检验。

赫歇尔(Herschel)是欧洲空间局(ESA)建造的的大型红外空间望远镜,作为空间科学“基石”项目,是ESA研制的最为复杂的航天器。它具有直径3.5米的主镜和三台非常灵敏的探测仪器:成像光谱与测光仪(Spectral and Photometric Imaging Receiver 简称SPIRE)、光电阵列和射谱仪(Photodetector Array Camera and Spectrometer Instrument 简称PACS)、远红外外差接收机(Heterodyne Instrument for the Far Infrared 简称HIFI。中国参与研制的是SPIRE部分

“赫歇尔”以英国天文学家威廉·赫歇尔的名字命名,它实际上是一台大型远红外线望远镜。

“赫歇尔”实质上是一个太空望远镜,它宽4米,高7.5米,是迄今为止人类发射的最大远红外线望远镜。它将用于研究星体与星系的形成过程。“赫歇尔”望远镜的镜面以轻质金刚砂为材料,直径达到3.5米,是哈勃望远镜镜面直径的约1.5倍,是它的“前任”——欧航局1995年发射的远红外线望远镜的6倍。

除了长就一双“慧眼”,“赫歇尔”望远镜还携带了约2000升超流体氦,后者可以起到冷却望远镜的作用,让望远镜的内部工作温度接近绝对零度(零下273.15摄氏度),从而尽可能地降低仪器本身的辐射,达到最优观测效果。

与太阳相比,宇宙中其他星体的表面温度相对较低,因此,虽然它们以红外线波段释放能量,但很难被太空望远镜察觉。“赫歇尔”则可以凭借尖端的仪器,探测到更多远红外线范围内的宇宙星体,包括银河系内和银河系外的星体。此外,它还能够对宇宙尘埃和气体进行观测,探索银河系外恒星的形成,发现宇宙形成的奥秘。

SPIRE主要仪器系统由英国主导,包括中国在内的7个国家参与研制。

与“赫歇尔”相比,“普朗克”的个头小了许多,高度只有1.5米。“普朗克”主要用于对宇宙辐射进行观测。它携带了一系列敏锐度极高的仪器,能够对宇宙微波背景辐射进行深入探测。目前科学界普遍认为,宇宙诞生于距今137亿年前的一次大爆炸,作为大爆炸的“余烬”,微波背景辐射均匀地分布在整个宇宙空间。因此,“普朗克”的探测结果,将有助于科学家研究早期宇宙的形成和物质起源的奥秘。

赫歇尔内部结构

为了保证观测的精确,“普朗克”也在极力地“降温”,它可达到的最低工作温度仅比绝对零度高出0.1摄氏度。另外,“普朗克”还将对宇宙中主要的微波散射源进行测绘,推断暗物质的密度,从而拓展天体物理学的研究领域,帮助天文学家加深对宇宙结构和构成的了解。发射升空

欧洲阿丽亚娜5-ECA型火箭携带欧洲航天局两颗科学探测卫星“赫歇尔”和“普朗克”,从法属圭亚那库鲁航天中心发射升空。

格林尼治时间2009年5月16日14日下午1时12分,欧洲阿丽亚娜5-ECA型火箭携带世界最大远红外线望远镜“赫歇尔”及宇宙辐射探测器“普朗克”,从法属圭亚那库鲁航天中心发射升空。“赫歇尔”是欧航局研制的最复杂的空间设备,中国专家也参与研制工作。据欧航局和欧洲阿丽亚娜空间公司电视直播报道,发射地当天天气晴好,火箭按照预定时间点火,随后搭载两个探测卫星腾空而起。发射约30分钟后,“赫歇尔”和“普朗克”先后脱离火箭,开始自主飞行。

在确认探测卫星与火箭成功分离后,圭亚那航天控制中心响起了热烈的掌声。从发射到卫星与火箭分离虽然只有30分钟,但却凝聚了参与这项计划的欧洲15国多年的心血和梦想。欧航局专家认为,这两个探测卫星的观测结果将能颠覆人类对宇宙的认识。

两个探测卫星分别以英国天文学家威廉·赫歇尔和德国物理学家马克斯·普朗克的名字命名,其发射任务是欧航局今年的工作重点之一。据欧航局介绍,在与火箭脱离后,两个探测卫星将被定位在距地球约160万公里的“第二拉格朗日点”附近,进入各自的运行轨道。在这一位置上,卫星可以保持背对太阳和地球的姿势,获得最佳的观测效果,对宇宙进行持续观测。

首次睁眼

在轨运行的欧洲赫歇尔太空望远镜

欧洲航天局发射的世界最大远红外太空望远镜“赫歇尔”2009年6月14日“睁开眼睛”,迈出了任务取得圆满成功的重要一步。

世界最大远红外太空望远镜

“赫歇尔”望远镜造价10亿欧元,于2009年5月发射升空,近日成功打开用于保护其敏感仪器免遭污染的舱门。这一程序可允许“赫歇尔”望

远镜直径3.5米的镜面采集的光线首次涌入其超低温仪器舱或低温恒温器。“赫歇尔”的使命是研究恒星和星系的形成以及在宇宙时期的发展变化。14日当天的指令要求“赫歇尔”打开舱门的两根螺栓,毋庸置疑是这次任务的一个里程碑时刻。

SPIRE首席科学家马特·格里芬(Matt?Griffin)教授说:“我们需要将盖子打开,否则我们无法看到天空,所以,这的确是一个重要事件。”SPIRE是安放在低温恒温器中的三套仪器之一。YouTube上的一段相关视频以慢镜头显示了整个操作过程。舱门打开的消息在巴黎航空展前夕传开。

巴黎航空展是展示欧洲航空航天事业发展的重大活动,届时,欧洲航天局和欧洲航天工业将一起庆祝他们的成就。“赫歇尔”任务展示是欧洲航天局展台的一个显著特征。巴黎航空展在布尔歇展览中心举行,从6月15月持续至19日,在交易期结束后,公众可以到场参观。科学家宣称,他们不久便准备公布“赫歇尔”望远镜拍摄的“黎明”照片。“赫歇尔”望远镜目前尚处于测试期,全面投入工作还需要几周时间。

对于观测这些现象的天文台来说,这同样要求它们处于超低温的工作环境。科学家利用超流体氦用以使其仪器温度接近“绝对零度”,即零下273摄氏度。他们是在一个被抽空的大箱子内进行这种操作的。近两年来,这些仪器一直被锁定在低温恒温器的顶部,保持极冷状态,保护其免遭污染。在任务实施一个月左右以后,打开舱门才被认为是安全的。

格里芬解释说:“发射到太空中的任何物体都会有一些水蒸汽和其他各种污染物——易挥发气体。在太空中,水蒸汽和这些挥发物会慢慢在茫茫蒸发掉。等待这种事情发生以及确保这些污染物不在低温恒温器中存活是必要之举。在低温恒温器中,它们可能会凝结于仪器的上面。”格里芬教授在英国卡迪夫大学任教。

“赫歇尔”望远镜正在向一个距地球150公里远的观测位置进发,如今已完成了超过90%的路程。事实上,它现在与地球的距离十分理想,地面指令用不了5秒钟就能到达“赫歇尔”望远镜。根据控制人员探测到的“赫歇尔”温度略微升高和晃动等现象,表明舱门成功打开。

“赫歇尔”卫星日前拍下第一批图像,虽然图像内容是一个为人熟知的涡状星系,但其清晰度比以前有了很大提高。

欧航局当天发表公报说,照片拍摄时间为6月14日至15日,当时“赫歇尔”卫星刚打开红外线望远镜的保护盖。出于测试目的,它分别使用70、100、160微米3种波长的红外光谱进行了拍照。它所拍到的星系名为M51,距地球约3500万光年。1773年,法国天文学家夏尔·梅西耶首先发现了这个涡状星系,因而以他姓氏的首字母M命名。

新拍摄的图片在清晰度上远远超过美国“斯皮策”太空望远镜拍摄的图像。

欧航局在其网站上公布了这3幅照片,并将其中一幅与此前美国“斯皮策”太空望远镜拍摄的图像进行比对。欧航局指出,新拍摄的图片在清晰度上远远超过原来的所有图像。

欧航局“赫歇尔”卫星于5月14日与宇宙辐射探测器“普朗克”一起从法属圭亚那库鲁航天中心发射升空。“赫歇尔”实质上是一个太空望远镜,它也是人类有史以来发射的最大的远红外线望远镜,主要用于研究星体与星系的形成过程;“普朗克”则主要用于观测宇宙辐射。

星际飓风

星际飓风

德国航空航天中心日前发表公报说,素有“太空千里眼”之称的欧洲航天局“赫歇尔”红外望远镜在人类历史上首次探测到由河外星系吹出的星际飓风。

星际飓风示意图?河外星系是位于银河系之外、由几十亿甚至几千亿颗恒星和星云、星际物质组成的天体系统。从中吹出的星际飓风,实际上是一种超高速运动的分子流。 2011年5月13日,欧洲空间局的赫歇尔望远镜是全球在轨运行的最大口径单镜面太空望远镜,最近它探测到在一些合并星系中心部位发出的超高速分子喷流,其中一些喷流的速度高达每秒1000公里,比地球上飓风快万倍。赫歇尔项目是一个由欧洲领导的国际合作计划,美国宇航局喷气推进实验室(JPL),加州理工学院和美国海军研究实验室(NRL)也参加了相关工作。它为科学家们开启了一扇宇宙之门,让我们得以加深对宇宙中的行星、恒星和星系如何形成和演化的了解。

这次探测到的星系喷流是由星系内部的恒星诞生过程和中央黑洞驱使的,其强度足以将数十亿倍太阳质量的分子气体吹入太空并和星际气体发生相互作用。赫歇尔的观测显示,在一些拥有活动星系核(AGN)的星系中,这种强烈的星系飓风能吹散几乎所有的尘埃和气体物质,从而造成星系内部恒星形成过程停止,中央黑洞也得不到新的物质补给。这项发现的意义在于,它第一次找到了科学家们一直在苦苦寻觅的,有关恒星新生过程和黑洞吸积的负反馈机制。有关这一项研究的论文将发表在《天文学和天体物理学》以及《天体物理学报快报》杂志上。[1]

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