手機訪問天文學家的新玩意：宇宙起源的秘密
撰稿: The Economist print edition 發表時間: 2009-05-25
很少有科學家認為太空梭有助於他們的工作。大部分時候，太空梭的用途是把宇航員送入宇宙空間站，而科學家們對這個空間站已經瞭若指掌；另一個用途是把衛星送入既定軌道，不過老式的一次性火箭幹這個活也許會更經濟划算。但太空梭的確做了一件對天文學家大有幫助的事——它很有可能使天文學最著名的儀器——哈勃太空望遠鏡得到修復和更新。上面的船底座星雲照片就是哈勃的傑作。這些年裏，它已經拍下了50多萬張照片。現在，當太空梭的規劃即將終結前（明年將是美國最後一次發射太空梭，之後所有太空梭都將退役），亞特蘭蒂斯號上的宇航員將對哈勃進行最後一次全面整修。最重要的是，本周如果一切順利的話，還將有兩顆衛星發射升空，它們將肩負探索宇宙最早期的使命。
從5月11日開始的哈勃維修任務預計持續11天，這次將給哈勃安裝一個廣角照相機，以便使它能看到比以前更廣闊的星系。這樣一來，那幫有權使用哈勃望遠鏡而且熱心於此的天文學家不但可以觀測到發出紫外光譜的年輕的熱恒星， 而且能看到宇宙中第一批誕生的恒星和星系。這些宇宙年齡極老、距離我們極遠的恒星和星系因為宇宙膨脹產生的“紅位移”現象（譯注1），現在只能發出紅外光譜。這些奇觀只有在宇宙中才能觀察到，因為地球大氣層中的臭氧和水會吸收這些波長。
亞特蘭蒂斯號上的宇航員還將給哈勃望遠鏡安裝一個“宇宙起源攝譜儀”，以便從某種角度來解析光，其結果可以顯示出哪些化學元素與光有相互作用。天文學家還可通過“宇宙起源攝譜儀”觀察到星系的演變、行星的誕生以及組成早期宇宙的原始氫、氦原子是怎樣合成化學元素的。利用這個攝譜儀，天文學家還可探索“宇宙網”上聚集物質的結構和組成成份。“宇宙網”是由狹長的細狀星系和內部空間巨大的星際氣體所組成。要做到上述這點，還要根據微弱而遙遠類星體的光經過宇宙網時發生的現象而定。光被吸收，則表明它是宇宙網的一部分，而且由此可知它在宇宙網中特定的空間位置。這不僅闡明了宇宙的大部分結構，而且揭示了物質的化學成分會隨著時間變化而逐步改變。
更實用的措施是，給哈勃換上新的保護外層、回轉儀和電池組，拆除向地球傳輸資料的那個元件，並修復留在哈勃上的兩個儀錶。這次更新後，哈勃應該可以持續運行到2014年，到那時，它的繼任者——詹姆斯•韋勃太空望遠鏡應該被送入升空。期間，歐洲航天局（ European Space Agency ）應該會對其嬰兒期宇宙研究專案做出新的舉動。5月14日，恰逢《經濟學人》雜誌開始印刷的日子，預定有兩顆衛星將以更為熟知的方式——乘坐一次性火箭升入太空。
探究宇宙發源地
其中一顆名為普朗克的衛星將觀察宇宙微波背景輻射，那相當於宇宙大爆炸後僅 38萬年時留下的一幅快照。那一刻起，物質開始聚合，宇宙也變得透明。微波背景輻射大部分是相同的，但其微小的強度變化則暗示，宇宙在起源後又繼續形成了星系、恒星、行星，至少有一個是肯定的——智慧生命。嬰兒期宇宙的第一張快照攝於1992年，而隨後第二張更詳細的快照拍攝於2003年。很難繪製出宇宙微波背景。因為在這些波長中，夾雜著銀河系自身耀眼的光芒，因此很難辨別出微波背景。鑒於有炫目的前景，估計普朗克衛星會盡技術上的最大可能拍出一張清晰的照片。
天文學家期望普朗克能搞清,構成四分之一宇宙的暗物質是如何通過強大的引力形成更大的複雜結構，而後者決定了我們更為熟悉但卻更稀少的可見物質的分佈。科學家將研究分析微波背景輻射中幾百萬分之一的溫度變化，看是否能從中找出它的這些特性。同時，另一組科學家將會監聽宇宙原始引力波的回聲——那是在空間和時間結構上擴散開的波紋。
第二顆名為赫謝耳的衛星將研究分析宇宙的紅外波長。那些漩渦狀的塵埃氣體雲是恒星和行星誕生的搖籃，雖然可見光無法穿透其間，但是紅外光卻可以做到。赫謝耳除了要研究星系的構成和年齡之外，還將一探星系內構成恒星區域的秘密。
哈勃望遠鏡是以天文學家愛德溫•哈勃的名字命名。上個世紀20年代，愛德溫• 哈勃使用當時最大的望遠鏡觀察到在銀河系旁還有一些星系，這一發現震驚了那個時代。馬克斯•普朗克確立了量子理論，從而顛覆了牛頓的宇宙學說。而威廉•赫謝耳爵士確認了天王星是行星。這是近代發現的第一顆行星，之前的天文學家對它並不瞭解。我們用這些科學開拓者的名字命名了新的或整修如新的天文儀器。如果在今後幾年，它們能作出像其同名者那樣貢獻的話，這將是天文學和物理學真正激動人心的時刻。
譯注：
1 紅位移，又稱多普勒紅移，其出現是由於一個恒星用極快的速度遠離地球(宇宙膨脹使行星和恒星間的距離增大)，其發出的光(波)被拉長，變為紅光(波長較寬)。
文章原始連接:
http://tiagoo.com/article/224.html
下一篇文章: 地球為什麼會逐漸遠離太陽？
上一篇文章: 不要毀了火星計畫
