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  在太阳同期轨道上运作的"广角红外线巡天观测卫星"(Wild-field Infrared Survey Explorer;WISE)是美国NASA最新的红外线太空望远镜,2009年12月在范登堡空军基地由Delta II火箭发射升空,在2011年初它以红外线完成扫描全天二次,近十亿个天体被WISE拍摄过照片,包括遥远的星系、恒星和小行星等至今天文学家们持续挖掘由WISE提供的丰富宇宙资料。在2011年完成其调查后,WISE已进入休眠状态,但2013年9月NASA恢复原本WISE的扫描近地天体任务。WISE望远镜由Ball Aerospace & Technologies(太空船、运营支持)、SSG Precision Optronics, Inc.(望远镜、光学、扫描镜)、DRS and Rockwell(焦平面)、洛克希德·马丁公司(低温恒温器、望远镜冷却)、太空动力实验室(仪器、电子产品、测试)联合建造,计划由喷气推进实验室管理。WISE质量约为660公斤是三轴姿态调整的太空望远镜,使用的高利得Ku频天线经由中继卫星把资料传递给地面。

WISE具有捕捉红外线中3.4、4.6、12、22微米(1微米是100万分之一公尺)共四种波长的能力,WISE拍摄的天文图像分别依上列波长著上青、蓝、绿、红合成而得。青与蓝色主要显示恒星放出的红外线,绿与红色主要显示温暖的微尘放出的热辐射。WISE的40公分口径红外线望远镜可对天空的每个角落进行观测,以不到100分钟的周期绕地球运转,每11秒拍摄一次0.8平方度的宇宙空间,可在6个月内拍摄完整个天域。利用红外线观测全天的太空望远镜还有NASA的IRAS与JAXA的AKARI等,WISE配备了解析度比这些望远镜更高,连幽暗光线也能捕捉到的检测器。而AKARI是以波长更长的红外线为主要观测对象。

根据WISE拍摄的庞大资料可建立一份高达数亿个发出红外线的天体目录,这份目录可运用于了解宇宙形貌的统计性研究,此外这份目录也可当作地图,帮助其他望远镜---不像WISE做全天观测而是擅长详细观测特定天体的史匹哲望远镜、速霸陆望远镜等寻找被他们列为观测对象的天体。例如距离几十亿光年的遥远星系团外观非常小要在广阔的太空里发现并不是一件容易的事情,因此星系团的发现程序为首先使用WISE进行观测挑出可能有远方星系密集的区域,接著使用地面的望远镜进行高解析度观测来确认是星系的集团并推定各星系与地球距离,确认它们是距离大致相同的星系才确定是星系团。

红外线是比可见光波长更长、能量更低,肉眼看不见的电磁波,所有物质都会放出红外线也称为热射线。WISE能够细密捕捉温度为摄氏-200度~+700度的物体所放出的红外线。把观测到的四个波长的红外线资料配上不同颜色加以显示制作出合成图像。红外线能够穿透可见光无法窥视其内部的浓密微尘因此能够为我们呈现出恒星形成区域的内部情景。此外宇宙远方可能存在著正在活泼诞生恒星的星系但因为被微尘遮蔽而无法利用可见光看见,WISE也能够发现这样的星系。红外线也能发现利用可见光无法看见的各式各样天体,比太阳小的恒星由于又小又暗利用可见光很难观测,其中最暗最小的恒星就是有失败恒星(failed star)之称的棕矮星(Brown dwarf),直径只有木星大小质量不到太阳的百分之八,因而无法进行让恒星持续发光所需的核融合反应。WISE也能观测众多太阳系内的小行星、彗星与微尘等制作全天的分布图。帮助我们发现这些恒星形成区域及棕矮星、远方星系、小行星等等各种天体并且协助阐明恒星及行星、星系的演化。

  WISE在2010年7月完成第一圈的全天观测,在这段期间进行了150万次以上的拍摄。从太阳系内部的小行星到远方的星系检测出多达数亿个天体,全天的资料在2012年公布。进行红外线观测必须把望远镜冷却到极低温,如果不加以冷却则望远镜本身放出的红外线会干扰观测,因此WISE设计成保持-261度C,2010年8月冷却剂液态氦用尽而无法利用容易受热影像的最长波长进行观测。但还可以利用其他波长进行观测因此继续WISE的任务,并针对第一圈观测时发现的近地天体进行更详细观测。

 

下图左边称为灵魂星云(Soul Neubla)右边称为心脏星云(Heart Nebula),两星云都距离地球大约6000光年,这些星云的中心年轻的大质量恒星吹出强烈的光与恒星风不断向周围吹出制造恒星的原料---微尘与气体,虽然大质量恒星在红外线图像中并不明显。WISE具有捕捉红外线中四种波长的能力,拍摄的天文图像依不同波长著上青、蓝、绿、红合成而得。青与蓝色主要显示恒星放出的红外线,绿与红色主要显示温暖的微尘放出的热辐射。

Soul Neubla & Heart Nebula.jpg  

 

二十万光年远处的小星系NGC292的形貌,西元1519年探险家麦哲伦在航海途中观测到因而得名,朦胧的青色天体是利用可见光也能看到的成熟恒星,到处可见散发明亮光芒的云状天体是新生恒星的形成区域,呈现点状的明亮红色恒星可能是恒星演化到最终阶段的红巨星。下图中间偏上两条发出绿光直线是WISE在摄影时通过小麦哲伦星云前方的人造卫星留下的轨迹。

小麦哲伦星云NGC292.jpg    

 

 

下图左上端看到的红环状构造是距离地球大约1.2万光年的超新星爆炸残骸称为第谷超新星,受到超新星爆炸的冲击而被加热的微尘扩展开来而呈现这个景象。西元1572年丹麦天文学家第谷就曾以肉眼对此超新星进行观测。中间偏右是恒星形成的区域、右下端的红点是开始发亮前的恒星卵。

第谷超新星(Tycho supernova).jpg  

 

扫描全天每个角落的WISE连彗星及小行星也拍摄进来,下图为彗星65P/Gunn,轨道位于木星与火星间的小行星带内以大约6.8年的周期绕行太阳公转。拍摄时距离地球约3.9亿公里。彗星右侧是被太阳加热而喷出的水蒸气及微尘闪闪发光,彗星左侧延伸的稀薄红色带子则是这颗彗星"以前"通过之后残留在轨道上的物质被太阳加热而放出红外线。另外四个小红点则是小行星。

WISE2010.jpg  

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