冷卻劑用光了! 普朗克觀測站還「酷」嗎？

2012/02/07 |

太空天文

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過去兩年多來，帶給我們許多重要科學發現的普朗克太空觀測站，隨著當初發射升空時所搭載的冷卻劑氣體在這段時間當中漸漸用完，日前於2012年1月14日宣佈：高頻儀器將不再繼續執行觀測，不過整座觀測儀器的任務尚未完全結束，低頻觀測仍然繼續！雖然低頻觀測不需要超級低溫就可以運作且處理資料，不過它所需的低溫仍然是相當驚人，達到攝氏零下255度。根據來自英國曼徹斯特大學的Richard Davis教授表示，低頻儀器還可繼續運作一年，並且在這段時間中，「靈敏度之高，將為前所未見」。

普朗克太空觀測站的設計是要在日-地系統的L2點（拉格朗日點： Lagrangian point）上，以測量溫度的方式觀察CMB的微波資料（CMB： Cosmic Microwave Background radiation，宇宙背景微波幅射）。宇宙在大霹靂後約50萬年後，這顆大火球降溫至大約攝氏4千度，這個溫度在當時天空中留下非常明亮的可見光。由於宇宙正在膨脹的緣故，這些光逐漸變弱並且漸漸移動到「微波」波段，所以說，在我們這個膨脹中的宇宙，CMB在微波波段中是最為清楚易見的，不過，微波的波長比可見光長得多，約為100至1000倍！要測量長波段的光波，觀測儀器必需控制在極低溫下。太空觀測站的溫度越冷，就能偵測得到更低的溫度，因此，高頻儀器需要儘可能冷卻到大約接近零K左右（K： Kelvin，絕對溫度單位），也就是零下270度， 2.7K左右。

歐洲太空總署ESA表示，「普朗克」是個很讚的太空計畫，無論太空觀測站或其儀器，都表現得可圈可點，為科學界建立極珍貴的百寶資料庫，也帶來許許多多有意義的研究。它目前已順順利利地工作了30個月，已經較原先預估壽命更長壽了一倍，還在高低雙頻雙啟動模式下完成了一共5次的全天觀測，表現之好，超乎預期。不過，儘管過去的豐功偉績都是普朗克在高低雙頻連手下所締造的優秀觀測結果，未來， ESA人員相信，低頻觀測部分還是大有可為。

普朗克太空觀測站在2009年5月發射升空並開始運作，此後，科學家便亦步亦趨地針對它收集的許多資料進行詳加了解和分析的工作，根據去年公佈的初步結果，科學家已經製作出一張宇宙微波背景輻射圖。在這張宇宙的「地圖」上，科學家嚴密把關並標示出哪些部分是真正來自於早期宇宙的微弱點點星光，並且必須過濾篩除掉那些可能僅只是一些鄰近天體，譬如其他星系，或銀河系本身的氣體塵埃所發出的光。科學家們甚至已為遙遠的古老宇宙製作出一幅星系團目錄，包括一些吞併了數個星系團的「超級星系團」，其中有許多皆為前所未見。

關於恆星形成的觀測結果，普朗克計畫的研究團隊預定將在2012年2月釋出。和大霹靂以及極早期宇宙相關的宇宙學新發現，可望在2013年時公諸於世。

參與普朗克全天普查計畫的劍橋學者George Efstathiou表示，由於普朗克計畫進行得無比順利，科學家獲得了極大量資料，接下來，將輪到頂尖運算力的超級電腦和複雜精巧的軟體來領銜上陣的階段，預計幾年內，更詳盡的研究將帶給我們更正確的宇宙答案！（Lauren 譯）

圖說：穿梭長達137億年光陰的普朗克全天圖。一圖道盡了宇宙之「今」與「昔」！本圖同時呈現兩幅景象，圖中央一道長條的帶狀，是宇宙的現在式；在距今1萬年以內，以側視（edge-on）角度看到的銀河系盤面結構作為「現在式」的代表。另外一部分則是宇宙在大霹靂過後38萬年的景象（影像中紅褐色的頂部和底部）。換言之，這兩幅圖像之間橫跨著宇宙歷史的99.997%。圖片來自普朗克太空觀測站。圖片來源：ESA歐洲太空總署

資料來源：中研院天文網[2012.01.25]

轉載自台北天文館之網路天文館網站