UVEX 紫外太空望遠鏡 2031 年升空,將揭宇宙最強大爆炸背後機制
天文學家快要擁有一台專門於紫外波段觀察宇宙的新太空望遠鏡。NASA 宣布 UVEX 望遠鏡將於 2031 年發射,任務由加州理工學院領導,將在近紫外光、遠紫外光下進行全天空觀測,繪製首張紫外線波段全天深空圖。
宇宙劇烈又短暫的天文現象如:超新星爆炸、黑洞吞噬恆星(潮汐破壞事件)、中子星碰撞等,往往在紫外線(UV) 波段才展現最完整樣貌,這些事件就像煙火,於可見光波段一閃而過,在紫外波段卻呈現狂暴面目。
紫外線波段處於可見光與 X 射線之間,許多天體在此波段輻射極強烈,如高溫恆星(O 型、B 型恆星)、正活躍形成恆星的星系,但地球大氣層會吸收大部分紫外線,因此必須將紫外線望遠鏡送到外太空才能第一時間捕捉這些訊號。
從無線電到伽馬射線,宇宙天體會發出全波段電磁波,各種波長充斥宇宙,每個波段都揭示不同物理過程:
可見光:看見恆星與星系外貌。
紅外線:穿透塵埃,看見「正在形成恆星」的區域。
X 射線與伽馬射線:極端高能事件,如黑洞吸積、中子星碰撞。
紫外線:捕捉高溫恆星、年輕星系,以及爆炸事件早期階段。
只有結合所有波段數據,我們才能拼湊宇宙最完整樣貌,為填補觀測空白,NASA 宣布將在 2031 年發射全新 UVEX(UltraViolet EXplorer)太空望遠鏡,展開全天空紫外線巡天計畫,同時具備快速定位瞬態事件能力。
▲ UVEX 太空望遠鏡與其他旗艦望遠鏡觀測波段差異。(Source:IPAC/Caltech)
UVEX 望遠鏡是繼 20 年前 GALEX 望遠鏡後,第一台專門進行紫外線巡天的太空望遠鏡,近紫外線(NUV)、遠紫外線(FUV)巡天深度分別比 GALEX 望遠鏡多 50 倍、100 倍,靈敏度比 GALEX 望遠鏡高 100 倍,能辨別來自遠處物體不同波長的光,從而闡明存在哪些化學元素。
UVEX 望遠鏡設計圍繞三大核心任務:探索低質量低金屬豐度星系、捕捉宇宙短暫事件、建立龐大紫外線資料庫。
探索低質量低金屬豐度星系:這些星系被視為原始星系活化石,於紫外波段特別明亮,但以往望遠鏡難捕捉細節。
捕捉宇宙短暫事件:這是 UVEX 最令人期待的能力,它可快速追蹤目標,當其他望遠鏡(如 LIGO/Virgo 偵測到重力波事件、其他巡天計畫發現新爆發)發出警報,UVEX 能迅速轉向該方向進行紫外線觀測,幫助科學家研究重力波事件之後早期餘輝,也能捕捉快速紫外線瞬變源、恆星爆炸極早期階段。
建立龐大紫外線資料庫:類似歐洲太空總署蓋亞衛星任務,UVEX 將產生海量紫外線數據,供全球天文學家用於各種研究。
這些數據也與當前其他旗艦級望遠鏡觀測波段互補,如:NASA 羅曼紅外線太空望遠鏡、薇拉·魯賓天文台系統性掃描南天、歐幾里得太空望遠鏡執行 3 項可見光深場巡天、也在近紅外光下進行全天空觀測的 SPHEREx 望遠鏡。
(首圖來源:NASA)