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  在太陽同期軌道上運作的"廣角紅外線巡天觀測衛星"(Wild-field Infrared Survey Explorer;WISE)是美國NASA最新的紅外線太空望遠鏡,2009年12月在范登堡空軍基地由Delta II火箭發射升空,在2011年初它以紅外線完成掃描全天二次,近十億個天體被WISE拍攝過照片,包括遙遠的星系、恆星和小行星等至今天文學家們持續挖掘由WISE提供的豐富宇宙資料。在2011年完成其調查後,WISE已進入休眠狀態,但2013年9月NASA恢復原本WISE的掃描近地天體任務。WISE望遠鏡由Ball Aerospace & Technologies(太空船、運營支持)、SSG Precision Optronics, Inc.(望遠鏡、光學、掃描鏡)、DRS and Rockwell(焦平面)、洛克希德·馬丁公司(低溫恆溫器、望遠鏡冷卻)、太空動力實驗室(儀器、電子產品、測試)聯合建造,計劃由噴射推進實驗室管理。WISE質量約為660公斤是三軸姿態調整的太空望遠鏡,使用的高利得Ku頻天線經由中繼衛星把資料傳遞給地面。

WISE具有捕捉紅外線中3.4、4.6、12、22微米(1微米是100萬分之一公尺)共四種波長的能力,WISE拍攝的天文圖像分別依上列波長著上青、藍、綠、紅合成而得。青與藍色主要顯示恆星放出的紅外線,綠與紅色主要顯示溫暖的微塵放出的熱輻射。WISE的40公分口徑紅外線望遠鏡可對天空的每個角落進行觀測,以不到100分鐘的週期繞地球運轉,每11秒拍攝一次0.8平方度的宇宙空間,可在6個月內拍攝完整個天域。利用紅外線觀測全天的太空望遠鏡還有NASA的IRAS與JAXA的AKARI等,WISE配備了解析度比這些望遠鏡更高,連幽暗光線也能捕捉到的檢測器。而AKARI是以波長更長的紅外線為主要觀測對象。

根據WISE拍攝的龐大資料可建立一份高達數億個發出紅外線的天體目錄,這份目錄可運用於了解宇宙形貌的統計性研究,此外這份目錄也可當作地圖,幫助其他望遠鏡---不像WISE做全天觀測而是擅長詳細觀測特定天體的史匹哲望遠鏡、速霸陸望遠鏡等尋找被他們列為觀測對象的天體。例如距離幾十億光年的遙遠星系團外觀非常小要在廣闊的太空裡發現並不是一件容易的事情,因此星系團的發現程序為首先使用WISE進行觀測挑出可能有遠方星系密集的區域,接著使用地面的望遠鏡進行高解析度觀測來確認是星系的集團並推定各星系與地球距離,確認它們是距離大致相同的星系才確定是星系團。

紅外線是比可見光波長更長、能量更低,肉眼看不見的電磁波,所有物質都會放出紅外線也稱為熱射線。WISE能夠細密捕捉溫度為攝氏-200度~+700度的物體所放出的紅外線。把觀測到的四個波長的紅外線資料配上不同顏色加以顯示製作出合成圖像。紅外線能夠穿透可見光無法窺視其內部的濃密微塵因此能夠為我們呈現出恆星形成區域的內部情景。此外宇宙遠方可能存在著正在活潑誕生恆星的星系但因為被微塵遮蔽而無法利用可見光看見,WISE也能夠發現這樣的星系。紅外線也能發現利用可見光無法看見的各式各樣天體,比太陽小的恆星由於又小又暗利用可見光很難觀測,其中最暗最小的恆星就是有失敗恆星(failed star)之稱的棕矮星(Brown dwarf),直徑只有木星大小質量不到太陽的百分之八,因而無法進行讓恆星持續發光所需的核融合反應。WISE也能觀測眾多太陽系內的小行星、彗星與微塵等製作全天的分布圖。幫助我們發現這些恆星形成區域及棕矮星、遠方星系、小行星等等各種天體並且協助闡明恆星及行星、星系的演化。

  WISE在2010年7月完成第一圈的全天觀測,在這段期間進行了150萬次以上的拍攝。從太陽系內部的小行星到遠方的星系檢測出多達數億個天體,全天的資料在2012年公布。進行紅外線觀測必須把望遠鏡冷卻到極低溫,如果不加以冷卻則望遠鏡本身放出的紅外線會干擾觀測,因此WISE設計成保持-261度C,2010年8月冷卻劑液態氦用盡而無法利用容易受熱影像的最長波長進行觀測。但還可以利用其他波長進行觀測因此繼續WISE的任務,並針對第一圈觀測時發現的近地天體進行更詳細觀測。

 

下圖左邊稱為靈魂星雲(Soul Neubla)右邊稱為心臟星雲(Heart Nebula),兩星雲都距離地球大約6000光年,這些星雲的中心年輕的大質量恆星吹出強烈的光與恆星風不斷向周圍吹出製造恆星的原料---微塵與氣體,雖然大質量恆星在紅外線圖像中並不明顯。WISE具有捕捉紅外線中四種波長的能力,拍攝的天文圖像依不同波長著上青、藍、綠、紅合成而得。青與藍色主要顯示恆星放出的紅外線,綠與紅色主要顯示溫暖的微塵放出的熱輻射。

Soul Neubla & Heart Nebula.jpg  

 

二十萬光年遠處的小星系NGC292的形貌,西元1519年探險家麥哲倫在航海途中觀測到因而得名,朦朧的青色天體是利用可見光也能看到的成熟恆星,到處可見散發明亮光芒的雲狀天體是新生恆星的形成區域,呈現點狀的明亮紅色恆星可能是恆星演化到最終階段的紅巨星。下圖中間偏上兩條發出綠光直線是WISE在攝影時通過小麥哲倫星雲前方的人造衛星留下的軌跡。

小麥哲倫星雲NGC292.jpg    

 

 

下圖左上端看到的紅環狀構造是距離地球大約1.2萬光年的超新星爆炸殘骸稱為第谷超新星,受到超新星爆炸的衝擊而被加熱的微塵擴展開來而呈現這個景象。西元1572年丹麥天文學家第谷就曾以肉眼對此超新星進行觀測。中間偏右是恆星形成的區域、右下端的紅點是開始發亮前的恆星卵。

第谷超新星(Tycho supernova).jpg  

 

掃描全天每個角落的WISE連彗星及小行星也拍攝進來,下圖為彗星65P/Gunn,軌道位於木星與火星間的小行星帶內以大約6.8年的周期繞行太陽公轉。拍攝時距離地球約3.9億公里。彗星右側是被太陽加熱而噴出的水蒸氣及微塵閃閃發光,彗星左側延伸的稀薄紅色帶子則是這顆彗星"以前"通過之後殘留在軌道上的物質被太陽加熱而放出紅外線。另外四個小紅點則是小行星。

WISE2010.jpg  

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