NASA SPHEREx望遠鏡：揭開宇宙隱藏光譜的新利器

SPHEREx是美國國家航空暨太空總署（NASA）一項具有開創性的望遠鏡計畫。它將以紅外線對整個天空進行繪圖，讓我們得以深入瞭解宇宙暴脹、星系形成，以及太空生命的構成要素。透過測量宇宙的總輻射量，並精確定位我們星系中的關鍵分子，它將以更廣闊、全面的視角，對現有望遠鏡的觀測成果形成有力補充。

宇宙探索新紀元即將開啟！NASA的SPHEREx太空天文臺預計最早在2月27日（星期四），從加州的范登堡太空軍基地發射升空。SPHEREx全名為「宇宙歷史、再電離時期與冰層探測分光光度計」，它旨在為天文學家提供前所未有的廣角宇宙視野，將以102種紅外線顏色掃描整個天空。這項任務的目標是揭示宇宙起源、星系形成，以及我們銀河系中生命基本構成要素的全新資訊。

1. 揭示宇宙暴脹現象
在宇宙大爆炸後的最初極短瞬間，精確來說是在十億分之一的萬億分之一的萬億分之一秒內，宇宙以驚人的速度膨脹，瞬間增長了萬億萬億倍。這一事件被稱為宇宙暴脹，它塑造了我們如今所見的宇宙結構。SPHEREx將繪製超過4.5億個星系的分佈圖，幫助科學家更好地理解這一快速膨脹背後的物理學原理，以及它對宇宙的深遠影響。

2. 測量星系總輻射
過去，科學家試圖透過觀測個別星系，並推算宇宙中數萬億個星系的總輻射量。而SPHEREx太空望遠鏡將採取不同的方法，直接測量所有星系的總輻射，包括那些對其他望遠鏡而言過小、過於彌散或過於遙遠而難以探測的星系。將這一總輻射測量結果與其他望遠鏡對個別星系的研究相結合，科學家將能更全面地瞭解宇宙中所有主要光源。

3. 尋找生命基本構成要素
我們所知的生命離不開水和二氧化碳等基本要素。SPHEREx天文臺旨在尋找凍結在恆星和行星形成的星際氣體和塵埃雲中的這些分子。這項任務將精確定位我們星系中這些冰態化合物的位置和豐度，讓研究人員更好地瞭解它們在新形成行星的原材料中的可獲得性。

4. 增強NASA太空望遠鏡陣容
像NASA的哈伯和韋伯等太空望遠鏡，已經讓我們得以高解析度地觀察宇宙的許多角落。但有些問題，例如宇宙中所有星系的總輻射量是多少，只能透過更宏觀的視角來解答。為此，SPHEREx天文臺將提供涵蓋整個天空的地圖。由SPHEREx識別出的具有科學研究價值的天體，隨後可由哈伯和韋伯等有針對性的望遠鏡進行更詳細的研究。

5. 繪製最絢麗的全天圖
SPHEREx天文臺能夠探測到人眼無法察覺的紅外線。這一波長範圍非常適合用於研究恆星和星系。透過一種稱為光譜學的技術，望遠鏡可以將光分解成其組成顏色（個別波長），就像稜鏡將陽光分解成彩虹一樣，從而測量宇宙天體的距離並瞭解它們的組成。有了SPHEREx的光譜地圖，科學家將能夠探測到我們星系中化學化合物（如水冰）的存在證據。他們不僅可以測量宇宙中星系發出的總光量，還能分辨出在宇宙歷史的不同時期，這種總輻射的亮度變化。此外，他們還將繪製數億個星系的三維位置圖，以研究暴脹如何影響當今宇宙的大尺度結構。

6. 獨特設計助力冷卻與觀測
該任務的紅外線望遠鏡和探測器需要在大約零下350華氏度（約零下210攝氏度）的環境下執行。這部分是為了防止它們自身產生紅外線輻射，以免幹擾來自宇宙源的微弱光線。為了在保持低溫的同時簡化太空船的設計和執行需求，SPHEREx採用了完全被動的冷卻系統，在正常執行期間無需使用電力或冷卻劑。三個錐形光子遮蔽罩是實現這一目標的關鍵，它們可以保護望遠鏡免受地球和太陽的熱量影響，此外，遮蔽罩下方的鏡面結構可以將儀器產生的熱量導向太空。這些光子遮蔽罩也讓太空船擁有了獨特的外形。

SPHEREx（宇宙歷史、再電離時期與冰層探測分光光度計）是NASA即將推出的太空望遠鏡，旨在對宇宙進行前所未有的全天空紅外線巡天。該任務由NASA噴射推進實驗室（JPL）為該機構的天體物理學部門管理，目標是揭示宇宙暴脹、星系形成，以及我們銀河系中生命必需分子的分佈情況。望遠鏡和太空船平臺由BAE系統公司（前稱鮑爾航太公司）建造，來自美國10所機構、韓國2所機構和臺灣1所機構的科學家團隊將分析其資料。該任務的首席研究員位於加州理工學院，該學院也為NASA管理JPL。所有SPHEREx資料都將經過處理、存檔，並透過NASA/IPAC紅外線科學檔案庫向公眾開放，確保全球都能獲取這一開創性的發現。