從初生恆星到古老黑洞：這15大神奇發現原來全是斯皮策太空望遠鏡的功勞

2003年，斯皮策太空望遠鏡如期發射，在沿著地球軌道執行一段時間後，它已經逐漸遠離我們的星球，慢慢向廣袤的宇宙飄去。斯皮策是NASA發射的4架太空望遠鏡中，最後一個進入太空的，最初僅計劃工作2。5年，但它的壽命遠遠超過預期。截至今年8月25日，斯皮策已經工作了15年。在週年紀念日當天，NASA創辦了一個畫廊網頁，展示了斯皮策最偉大的15項發現。

15、第一張系外行星氣象圖

（本文圖片均來源於Daily Galaxy）

作為一臺紅外望遠鏡，斯皮策主要任務之一就是觀測星體的熱輻射。雖然專案研究者們一開始並沒有打算用它來研究太陽系以外的行星，但在工作中，其紅外視覺被證明是這一領域中的無價之寶。

2009年5月，科學家們利用斯皮策傳回的資料，繪製了第一幅系外行星的“天氣地圖”。這張系外行星天氣圖，清楚地描繪了巨大氣體行星HD 189733b表面的溫度分佈差異。根據這幅天氣圖，科學家推斷，這顆行星和地球一樣研究，都有巨大的氣流在大氣層中穿行。

14、新生的恆星

相較於可見光，大多數情況下，紅外線可以直接“看穿”氣體雲和塵埃雲。因此，斯皮策望遠鏡具備了前所未有的能力，可以透過翻滾湧動的宇宙塵埃，見證恆星的誕生。斯皮策望遠鏡拍攝的這張照片，顯示的正是一顆新生恆星，從孕育它的塵埃雲向外窺視的瞬間畫面。

被天文學家稱為“Rho Oph”的星雲，是離太陽系最近的恆星孕育空間之一。該星雲位於天蠍座和蛇夫座附近，距離地球約410光年。

13、成長中的星系團

2011年，天文學家利用斯皮策探測到一個非常遙遠的星系群，命名為COSMOS-AzTEC3。有多遙遠？據分析，我們看到的，實際上是它們120億年前的景象。天文學家推測，在觀測時，這個星系群仍處於“原始星系團”的狀態，但它們最終會發展稱現代星系團，或者由引力連線在一起的星系群。在當時，COSMOS-AzTEC3是人類已知的最遙遠原始星團，為研究人員研究宇宙發展演化史提供了寶貴參考。

12、“彗星湯”的配方

2005年7月4日，NASA操縱“深度撞擊”號宇宙飛船故意撞擊彗星坦普爾1號。受創的彗星頓時噴湧出一團含有太陽系原始“湯”成分的物質。天文學家們將來自深度撞擊的資料，與斯皮策望遠鏡的觀測資料結合起來，分析了這道“湯”的配方，作為研究太陽系行星、彗星和其他天體成分的重要資料。

在飄散開的“湯料”中，許多都是已知的彗星成分，如矽酸鹽或沙子。但也有一些令人驚訝的成分，如粘土、碳酸鹽（通常在海貝中發現）、含鐵化合物和飄揚在燒烤攤和汽車尾氣中的芳香族碳氫化合物。這些物質的發現，為研究太陽系形成提供了有價值的線索。

11、土星的超大光環

壯觀的土星光環早已為人熟知，但直到斯皮策上天，人們才發現，他們還從來沒有觀測到過土星最大的那圈光環。這一環距離星球約600萬公里（370萬英里），比土星直徑寬170倍、厚20倍。它的成分是一些粒子，這些粒子圍繞土星遠行形成的環狀條帶，比任何已知的光環都要離土星遠得多。

根據現有的資料，科學家推測，土星最遙遠衛星之一的菲比（Phoebe），可能是大光環的物質來源。土星軌道在離太陽較遠，接收的可見光很少，而光環中稀疏的粒子也無法反射太多可見光，所以人類一直無法用傳統的觀測裝置，發現這個光環。在這種情況下，斯皮策的溫度探測能力發揮了巨大作用，據其傳來的資料，環內的溫度大約是-316℉或-193℃，也就是80開爾文。

10、宇宙中的巴基球

巴基球是一種一種由60個碳原子構成的分子，形似足球，又名足球烯。它具有60個頂點和32個面，其中12個為正五邊形，20個為正六邊形，因其與建築師巴克敏斯特·富勒（Buckminster Fuller）設計的測地線圓頂相似而得名。巴基球的發現者、英國化學家克羅託提議，用巴克敏斯特·富勒的姓名加上一個詞尾-ene來命名這一系列碳原子簇，稱為Buckminsterfullerene，簡稱Fullerene，也就是富勒烯。，它們在醫學、工程和儲能領域都有應用。

斯皮策是第一個在太空中辨別出布基球的望遠鏡。憑藉獨特的“眼光”，它在一顆瀕死恆星（或行星狀星雲）周圍的物質中，準確識別出這種球體。這顆位於Tc1中心的恆星，曾經和我們的太陽非常相似，但隨著年齡的增長，它的外層開始脫落，只留下一顆高密度的白矮星。天文學家相信，這些巴基球是恆星上吹下來的碳層形成的。利用斯皮策的資料進行的後續研究，將幫助科學家們更多地瞭解了，這些自然界中獨特碳結構存在的普遍性。

9、太陽系中的星體“硬碰硬”

斯皮策已經在太陽系遙遠的深空中，好幾次發現了岩石碰撞的證據。據推測，這些碰撞在我們太陽系早期非常常見，甚至是行星形成的原因之一。

而在一系列特別的觀測中，斯皮策偶然發現了一顆年輕恆星周圍的塵埃噴發現象，這很可能是受到2顆大型小行星撞擊的結果。正好，在爆炸發生時，科學家們已經盯上了這個恆星系統。斯皮策的發現，讓科學家們首次收集到了恆星塵埃噴發前後系統的資料。

8、首次“嚐鮮”系外行星大氣

2007年，斯皮策成為了第一個直接識別系外行星大氣分子的太空望遠鏡。當時，科學家們用一種光譜學技術，來鑑別2顆不同系外氣體行星的化學分子。這2顆被稱為HD 209458b和HD 189733b的所謂“熱木星”是由氣體（而非岩石）構成的，但它們的軌道和恆星的距離，要比太陽系中的氣體行星離日距離近得多。能夠直接研究系外行星大氣組成，或許能極大推進在探究岩石系外行星上生命跡象的步伐。在上面的圖畫中，藝術家展示了概念中的熱木星的可能樣子。

7、遙遠的黑洞

在大多數星系的核心，都潛伏著一個質量超大卻無法看到的星體。利用斯皮策望遠鏡，科學家們發現了迄今為止最遙遠的2個超大質量黑洞，讓我們得以一窺宇宙中星系形成的歷史。

黑洞通常被塵埃和氣體包圍，它們為黑洞提供“食物”，維持黑洞的運轉。這些黑洞和圍繞它們的圓盤狀物質被稱為類星體。這2個類星體發出的光經過130億年才到達地球，這意味著，它們在宇宙誕生後不到10億年就形成了。

6、最遠的行星

2010年，斯皮策的“千里眼”，幫助科學家們發現了迄今為止測得的最遙遠行星之一，距離地球約13000光年。在此之前，人類觀測到的系外行星，距離地球大多為約1000光年。上面圖中就是二者的直觀對比。

除了斯皮策本身的觀測能力，在那次任務中，它還得到了地面望遠鏡的配合。與此同時，一種叫做微透鏡的行星搜尋技術功不可沒。這種方法依靠的是稱為引力透鏡，即光線會被引力彎曲、放大的現象。從地球上看，當某顆星體從一顆更遙遠的星體前方穿過時，前景星球的引力會彎曲並放大後方星體發出的光。

這顆行星的發現，為一些科學家提供了新線索。有不少人的研究方向，就是看看銀河系的不同區域，行星的數量是否相似，或者是否不同於我們附近的觀測結果。

5、系外行星的第一束光

在很長時間裡，人類知道系外行星的存在，但由於觀測技術不足，大家只能透過間接手段分析它們的運作。斯皮策則榮耀地成為了首架直接觀測系外行星光線的望遠鏡，開啟了系外行星科學的新紀元，是探索地外生命路程上的一個重要里程碑。

2005年發表的2篇研究報告稱，藉助斯皮，科研人員成功直接觀測了2顆熱木星的熱紅外發光，這2顆熱木星分別被稱作HD 209458b和TrES-r1。熱木星是類似於木星或土星的氣態巨行星，但其位置非常靠近母恆星，因此比較“熱”，會在紅外探測器下發出明亮的光芒。

4、監視小型流星

斯皮策的紅外視力，使它成為觀測極遠物體的不二之選。不過同樣的，在研究地球附近的小物體上，這臺望遠鏡也足以勝任。斯皮策一個非常重要的任務是，幫助NASA科學家識別和監測近地小行星（NEA），確保它們不會撞向地球。

之所以需要動用斯皮策，因為小行星並不會發出可見光，只是在高速移動過程中從太陽反射陽光，在這種情況下，用其他裝置觀測到小行星，並不一定是它的真實大小。相比之下，紅外望遠鏡能探測到小行星直接輻射的紅外光，這是無從掩蓋的。因此，斯皮策常常被用來監視許多寬度小於110碼（100米）的近地小行星。

3、一張前所未有的銀河系星圖

2013年，科學家們綜合斯皮策10年裡拍攝的超過200萬張圖片，製作出了迄今最大的銀河系星圖。這張星圖的資料主要來自銀河遺產GLIMPSE360專案。

在這個專案中，斯皮策的紅外觀測功能再度發揮了作用，因為在廣袤的銀河系中，無處不在的塵埃往往會阻擋可見光，以至於大部分地區都無法觀測。紅外光能比可見光更好地穿透塵埃區域，揭示後面的隱藏部分。利用斯皮策的資料，科學家們更好地瞭解了銀河系螺旋結構和中心恆星“條”的分佈。

2、“大寶貝”星系

早期形成星系一般離地球很遠，它們發出的光需要數十億年才能到達地球。正如前文所說，這是斯皮策發揮長處的領域。除了之前的幾項成就，在這一領域，最令人驚訝的發現之一是“大寶貝”星系，即那些比科學家認為的早期形成星系更大、更成熟的星系。科學家認為，大的現代星系是由小星系逐漸合併而成的。但是，“大嬰兒”星系表明，在宇宙歷史的早期，可能一開始就有大量恆星聚集形成的星體。

1、新的7星星系

科學家們透過斯皮策，確定了之前發現的1個星系中，確實存在7顆地球大小的行星圍繞著被稱為TRAPPIST-1的恆星執行的狀況。這是迄今為止，人類在單個星系中發現最多地球大小行星的一次，而且，其中三顆行星位於恆星周圍的“宜居帶”，那裡的溫度可能適合支援行星表面的液態水。

科學家們用斯皮策望遠鏡觀察了TRAPPIST-1系統超過500小時，以確定有多少行星在圍繞這顆恆星執行。由於TRAPPIST-1的溫度比太陽低很多，該望遠鏡的紅外觀測結果非常理想。因為在這種情況下，7顆行星從經過前方遮擋TRAPPIST-1時，TRAPPIST-1紅外輻射的下降會比較明顯。斯皮策的觀測也讓科學家們瞭解了這些行星的大小和質量，可以用來判定行星的組成範圍