哈勃太空望远镜捕捉到了天鸽座中的螺旋星系ESO 422-41

哈勃太空望远镜捕捉到了天鸽座中的螺旋星系ESO 422-41 这张哈勃太空望远镜拍摄的图像捕捉到了天鸽座中的螺旋星系ESO 422-41，展示了它细致的旋臂和发光的核心。这幅图像是天文观测悠久传统的一部分，可以追溯到 20 世纪 70 年代的大型摄影测量时代。图片来源：欧空局/哈勃和美国国家航空航天局，C. KilpatrickESO 422-41 这个名字来源于欧洲南方天文台（B）的《南天图集》。在使用欧空局盖亚等空间天文台进行自动巡天观测之前，许多恒星、星系和星云都是通过大型摄影巡天观测发现的。天文学家使用当时最先进的大型望远镜拍摄了数百张照片，覆盖了整个天空。他们随后研究了这些照片，试图将所有新发现的天体编入目录。20 世纪 70 年代，欧洲南方天文台（ESO）位于智利拉西拉（La Silla）设施的一台新型望远镜对南部天空进行了这样一次巡天观测。当时，记录图像的主要技术是用化学品处理过的玻璃板。由此产生的照相板集成为欧洲南方天文台 (B) 的《南天地图集》。欧洲南方天文台和瑞典乌普萨拉的天文学家合作研究了这些板块，记录了数百个星系（ESO 422-41 只是其中之一）、星团和星云。许多都是天文学的新发现。此后，天文巡天工作通过斯隆数字巡天和遗产巡天等数字计算机辅助巡天，过渡到由盖亚和宽视场红外巡天探测器等空间望远镜进行的巡天。即便如此，数十年来，摄影巡天对天文知识的贡献还是巨大的，玻璃板档案是大片天空的重要历史参考资料。其中一些至今仍在积极使用，例如用于研究历时变星。这些巡天发现的天体，包括 ESO 422-41，现在可以通过哈勃等望远镜进行深入研究。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

如何捕捉“宇宙焰火”？这颗以爱因斯坦命名的卫星从龙虾复眼受到启发

如何捕捉“宇宙焰火”？这颗以爱因斯坦命名的卫星从龙虾复眼受到启发 爱因斯坦探测器将于2024年初发射升空，它已开始执行任务，其先进的X射线望远镜展示了令人鼓舞的首照图像，旨在与国际伙伴合作探索充满活力的宇宙。图片来源：中国科学院这幅 X 射线光下的银河全景图是爱因斯坦探测器在太空中进行校准和测试活动时拍摄的。在这次长达 11 个多小时的测试观测中，卫星探测到了各种会产生 X 射线的天体。由于航天器新颖的龙虾眼光学系统的工作方式，每个天体都被拍摄成一个紫色的十字。X射线观测结果显示在欧洲南方天文台地面望远镜绘制的银河系光学图像之上。爱因斯坦探测器的宽视场 X 射线望远镜（WXT）由 12 个模块组成，覆盖 3600 多平方度的天空。这颗卫星可以在围绕地球运行的三个轨道上捕捉整个夜空。在监测天空时，该任务将发现来自超新星、落入黑洞的物质甚至中子星碰撞等强力事件的 X 射线。后续X射线望远镜（FXT）随后可以放大这些天体，提供更详细的信息。资料来源：EPSC、NAO/CAS；DSS；ESO这张图片展示了爱因斯坦探测器宽视场 X 射线望远镜的测量机制。来自宇宙的 X 射线进入望远镜，沿着方形管道进入 CMOS 光探测器，在那里形成 "正 "字形图像。有些 X 射线不会与方形管的管壁发生相互作用，可能会出现在探测器的任何位置。不过，大部分 X 射线会在管壁上反射。只被顶壁或底壁反射的 X 射线会在探测器上形成一个水平条。同样，只在左墙或右墙上反射的 X 射线会在探测器上形成竖条。最后，X 射线会同时在两面墙壁上反射，这些双面反射的射线最终会在图像中间产生强烈的信号。资料来源：中国科学院半人马座欧米茄星是银河系中最大的星团，质量是太阳的一百万倍。在爱因斯坦探测器进入太空的头几个月里，对这个著名星团的观测有助于测试和校准卫星的成像质量。双星系统由恒星与黑洞或中子星伴星组成，当恒星的物质落到重伴星上时，就会产生X射线。许多这样的系统都以半人马座欧米茄星为家，使它在 X 射线的照射下闪闪发光。爱因斯坦探测器的后续X射线望远镜观测到了球状星团的结构和核心区域。资料来源：中国科学院爱因斯坦探测器测试和校准活动中拍摄的 X 射线光下的 Puppis A 图像。Puppis A 是 4000 年前发生的超新星爆炸的残余物，中间的亮点就是这颗残余恒星。它周围的云状结构来自超新星爆炸时产生和排出的热物质。爱因斯坦探测器的后续 X 射线望远镜（FXT）拍摄了这张照片。在拍摄这张照片的同时，FXT 还提供了该光源的光谱，追踪其光线的能量分布。这使得科学家们能够找出这颗超新星残骸中存在的元素。来源：中国科学院浩瀚宇宙中，遥远暗弱的暂现源和未知现象好比“宇宙焰火”。为了捕捉这些转瞬即逝的“宇宙焰火”，科学家是如何从龙虾的复眼受到启发？解放日报·上观新闻记者采访了宽视场X射线望远镜的联合研制团队中国科学院上海技术物理研究所与中国科学院国家天文台。“昼见如太白，芒角四出，色赤白”，早在《宋史·天文志》中就有记载，1054年7月4日突然出现一颗“天关客星”。直到20世纪早期，天文学家终于认定这是一次超新星爆发，而其爆炸形成的壮丽星云，即被誉为“高能宇宙中的灯塔”的蟹状星云。后随X射线望远镜对蟹状星云的观测图像（X射线数据版权EP科学中心）每一次对暂现源的发现和观测都蕴藏着发现未知的可能。在望远镜发明以前，人类对于此类暂现源的记录可谓寥寥无几。然而即使在望远镜发明以后，由于暂现源在时间和空间上都不可预测，只有针对其随机性设计的设备，才有可能大规模发现和研究这些突然出现的天文事件。在这些事件里，海量的能量在一瞬间（相对宇宙年龄来说）释放，会产生大量X射线，这也使得X射线成为观测暂现源最好的窗口。近几十年，尚在运行的X射线卫星中，大视场望远镜一直是发现暂现源的重中之重，比如美国的雨燕卫星、日本的全天X射线监视器，但它们的探测能力已逼近物理极限。【大视场和聚焦成像本是一个矛盾】“暂现源发生率一般较低，因此需要监测更大的宇宙范围，从而可以看到更多天体，发现更多稀有暂现源。”宽视场X射线望远镜光学系统负责人、国家天文台研究员张臣介绍，宽视场X射线望远镜的视场超过3600平方度，覆盖了天区的十一分之一，是目前世界上拥有最大视场的X射线望远镜，“如果说以往的相机相当于‘油车’，我们这个最大视场相机相当于‘新能源车’，有着数量级的代际差异。”宽视场X射线望远镜子模块装调“有了宽大的视场还不够，还需在大视场中看到目标的精细结构。”中国科学院院士、宽视场X射线望远镜载荷负责人、上海技术物理研究所研究员孙胜利说，这本身是一个矛盾，属于复杂性科学，最终通过联合研制团队的不懈努力，实现了大视场中的聚焦成像。这颗科学卫星之所以命名为爱因斯坦探针，因为其科学目标主要是验证爱因斯坦的广义相对论，除了发现宇宙中的X射线暂现天体，探索宇宙中沉寂的黑洞、恒星耀发、探寻来自引力波源的X射线对应体等，同样都离不开兼具大视场和高灵敏度的巡天望远镜。【把一个个设想变为可能】龙虾有着反射式复眼，每个单眼可以将入射进来的光反射出去，即使在光线较暗的水中，也有着较强的聚光能力。借鉴龙虾眼的独特构造，宽视场X射线望远镜由12个望远镜模块组成，定位精度小于1角分。每个龙虾眼的镜片上有近100万个细孔，每个细孔比头发丝还要细，而这样的镜片就有432个。这也是国际上首次实现微孔龙虾眼X射线聚焦成像技术的大规模空间应用。装调中的龙虾眼光学系统“这台望远镜在7年前仅仅只有概念和设想，确实非常富有挑战。如今作为国际上首个且唯一的宽视场X射线望远镜，相比在轨工作的其他X射线望远镜，视场提升好几个数量级，灵敏度高出一个数量级，有可能给时域天文学研究带来突破性进展。”宽视场X射线望远镜载荷主任设计师、上海技术物理研究所副研究员孙小进说。“我们还面临了业界前所未有的速率挑战，探测器产生的数据量相当于每秒产生25部1G的电影，将如此海量的数据直接传输到地面是不现实的，我们通过极其复杂的星上预处理算法，将原始数据压缩了几万倍。”宽视场X射线望远镜载荷件主管、上海技术物理研究所高级工程师薛玉龙说。最紧张的时候，这支平均年龄35岁以下的团队，连续三个月每天从清晨奋战到凌晨3点，还要做到“零差错”。48片探测器、每片有600多根键合线，60块电路板、每块有323个焊盘，一次次检查，一次次记录留存，来不得半点疏忽。“这些年经过的艰难险阻还历历在目，整个团队最大的收获是以后不管面对多大困难都不会害怕。”孙胜利说。 ... PC版： 手机版：

破解哈勃张力：韦伯的精确测量揭示了宇宙膨胀之谜

破解哈勃张力：韦伯的精确测量揭示了宇宙膨胀之谜 NGC 5468 是一个距离地球约 1.3 亿光年的星系，这张照片结合了哈勃和詹姆斯-韦伯太空望远镜的数据。这是哈勃发现的最远的仙王座变星星系。它们是测量宇宙膨胀率的重要里程标。根据仙王座变星计算出的距离与该星系中的一颗Ia型超新星相互关联。Ia 型超新星的亮度非常高，它们被用来测量远超过蛇夫座星系范围的宇宙距离，从而将宇宙膨胀率的测量扩展到更深的空间。资料来源：NASA, ESA, CSA, STScI, Adam G. Riess (JHU, STScI)宇宙膨胀的速度，即哈勃常数，是了解宇宙演化和最终命运的基本参数之一。然而，用各种独立的距离指标测得的哈勃常数值与根据宇宙大爆炸余辉预测的值之间存在着持续的差异，这种差异被称为"哈勃张力"（Hubble Tension）。NASA/ESA/CSA 詹姆斯-韦伯太空望远镜证实，哈勃太空望远镜敏锐的目光一直都是正确的，消除了人们对哈勃测量结果的疑虑。哈勃的历史成就建造NASA/ESA 哈勃太空望远镜的科学依据之一是利用其观测能力为宇宙膨胀率提供一个精确的数值。在哈勃望远镜于 1990 年发射之前，地面望远镜的观测结果存在巨大的不确定性。根据推导出的宇宙膨胀率数值，宇宙的年龄可能在 100 亿年到 200 亿年之间。在过去的 34 年中，哈勃已经将这一测量值的精确度缩减到了百分之一以下，将两者的年龄差值缩小到了 138 亿年。哈勃通过测量被称为"仙王座变星"的重要里程碑，完善了所谓的"宇宙距离阶梯"，从而实现了这一目标。然而，哈勃值与其他测量结果并不一致，其他测量结果表明宇宙在大爆炸后膨胀得更快。这些观测数据是由欧空局普朗克卫星对宇宙微波背景辐射绘制的地图得出的，宇宙微波背景辐射是宇宙从大爆炸冷却下来后结构演变的蓝图。解决这个难题的简单办法是说，也许哈勃的观测结果是错误的，因为它对深空尺度的测量出现了误差。詹姆斯-韦伯太空望远镜的出现，让天文学家能够核对哈勃的观测结果。韦伯对仙王座的红外观测结果与哈勃的光学数据一致。韦伯证实了哈勃望远镜敏锐的目光一直都是正确的，消除了对哈勃测量结果的任何疑虑。这些并排图像的中心是一种特殊的恒星，它是测量宇宙膨胀速度的里程标仙王座变星。这两幅图像的像素非常高，因为它们是一个遥远星系的放大图。每个像素代表一颗或多颗恒星。詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）拍摄的图像在近红外波段要比哈勃望远镜（主要是可见光-紫外光望远镜）清晰得多。通过韦伯更清晰的视野来减少杂波，仙王座就能更清晰地显现出来，消除任何潜在的混淆。韦伯望远镜被用来观测一个仙王座样本，并证实了之前哈勃观测的准确性，而哈勃观测是精确测量宇宙膨胀速度和年龄的基础。图片来源：NASA、ESA、CSA、STScI、Adam G. Riess（JHU、STScI）宇宙奥秘与理论挑战最重要的一点是，与早期宇宙的膨胀相比，近邻宇宙中发生的事情之间所谓的哈勃张力（Hubble Tension）仍然是宇宙学家耿耿于怀的难题。空间结构中可能存在一些我们还不了解的东西。解决这一差异需要新的物理学吗？还是由于确定空间膨胀率的两种不同方法之间存在测量误差？哈勃和韦伯现在已经联手进行了明确的测量，进一步证明了是其他东西而不是测量误差在影响膨胀率。宇宙观测的进展巴尔的摩约翰-霍普金斯大学的物理学家亚当-里厄斯说："在消除了测量误差之后，剩下的就是我们误解了宇宙这一真实而令人兴奋的可能性。亚当因与他人共同发现了宇宙膨胀正在加速这一事实而获得诺贝尔奖，这一现象现在被称为'暗能量'。"作为交叉检验，2023 年的首次韦伯观测证实，哈勃对膨胀宇宙的测量是准确的。然而，为了缓解"哈勃张力"，一些科学家推测，随着我们对宇宙的深入观察，测量中看不见的误差可能会增加并变得明显。特别是，恒星拥挤可能会系统地影响对更遥远恒星亮度的测量。合作验证与未来方向亚当领导的 SH0ES（用于暗能量状态方程的超新星 H0）小组利用韦伯望远镜获得了更多的观测数据，这些天体是关键的宇宙里程碑标记，被称为仙王座变星，现在可以与哈勃数据进行关联。亚当说："我们现在已经跨越了哈勃观测到的整个范围，我们可以非常有把握地排除测量误差是哈勃张力的原因。"团队在 2023 年进行的前几次韦伯观测成功表明，哈勃在牢固确立所谓宇宙距离阶梯第一级的保真度方面走在了正确的道路上。这幅插图展示了天文学家用来计算宇宙随时间膨胀速度的三个基本步骤，这个值被称为哈勃常数。所有这些步骤都涉及建立一个强大的"宇宙距离阶梯"，首先测量附近星系的精确距离，然后再测量越来越远的星系。这个"阶梯"是一系列对不同种类天体的测量结果，研究人员可以利用这些天体的固有亮度来计算距离。对于较短的距离来说，最可靠的是仙王座变星，这些恒星以可预测的速率脉动，从而显示出它们的内在亮度。最近，天文学家利用哈勃太空望远镜观测了附近大麦哲伦云中的 70 个仙王座变星，对该星系进行了最精确的距离测量。天文学家将附近的仙王座变星的测量结果与更远星系的测量结果进行比较，这些星系还包括另一个宇宙尺度被称为Ia型超新星的爆炸恒星。这些超新星比仙王座变星亮得多。天文学家用它们作为"里程标"，来测量从地球到遥远星系的距离。每一个标记都建立在"阶梯"的前一步之上。通过使用不同种类的可靠"里程标"来扩展"阶梯"，天文学家可以测出宇宙中非常遥远的距离。天文学家将这些距离值与整个星系的光线测量值进行比较，由于空间的均匀膨胀，星系的光线会随着距离的增加而逐渐变红。这样，天文学家就可以计算出宇宙膨胀的速度：哈勃常数。图片来源：NASA、ESA 和 A：NASA, ESA and A. Feild (STScI)宇宙距离阶梯的复杂性天文学家使用各种方法来测量宇宙中的相对距离，具体取决于所观测的天体。这些技术统称为宇宙距离阶梯每一级阶梯或测量技术都依赖于前一级阶梯的校准。但一些天文学家认为，沿着"第二梯级"向外移动，如果仙王座的测量结果随着距离的增加而变得不那么精确，那么宇宙距离的阶梯可能会变得不稳固。出现这种不准确的情况可能是因为仙王座的光线可能会与邻近恒星的光线混合在一起随着距离的增加，这种效应可能会变得更加明显，因为天空中的恒星会挤在一起，彼此变得更加难以区分。观测方面的挑战在于，过去哈勃拍摄的这些更遥远的仙王座变星的图像，在我们和它们的宿主星系之间的距离越来越远时，看起来与邻近的恒星更加拥挤和重叠，因此需要仔细考虑这种效应。中间的尘埃使可见光测量的确定性变得更加复杂。韦伯望远镜能穿过尘埃，自然地将倒灶系恒星与邻近恒星隔离开来，因为它在红外波段的视力比哈勃望远镜更敏锐。"韦伯望远镜和哈勃望远镜的结合为我们提供了两全其美的解决方案。我们发现，当我们沿着宇宙距离阶梯爬得更远时，哈勃的测量结果仍然是可靠的，"亚当说。新的韦伯观测结果包括八个 Ia 型超新星的五个宿主星系，共包含 1000 个蛇夫座天体，并延伸到蛇夫座天体测量结果最远的星系距离 1.3 亿光年的 NGC 5468。"这横跨了我们用哈勃测量的全部范围。因此，我们已经走到了宇宙距离阶梯第二级的尽头，"合著者、巴尔的摩太空望远镜科学研究所的加甘迪普-阿南德（Gagandeep Anand）说，该研究所为美国国家航空航天局（NASA）运营韦伯望远镜和哈勃望远镜。哈勃和韦伯对"哈勃张力"的确认，... PC版： 手机版：

故障物理学分析哈勃陀螺仪故障

故障物理学分析哈勃陀螺仪故障 地球上空的哈勃太空望远镜插图。图片来源：欧空局/哈勃（M. Kornmesser 和 L. L. Christensen）5月24日，美国国家航空航天局的哈勃太空望远镜因陀螺仪问题（Gyro）进入安全模式，暂停科学运行。哈勃的仪器运行稳定，望远镜健康状况良好。当三个陀螺仪中的一个出现遥测读数错误时，望远镜自动进入安全模式。哈勃望远镜的陀螺仪测量望远镜的回转率，是决定和精确控制望远镜指向的系统的一部分。美国国家航空航天局预计，哈勃望远镜将在本十年甚至下一个十年继续有所发现，并与该局的詹姆斯-韦伯太空望远镜等其他天文台合作，为人类造福。2009年5月19日，亚特兰蒂斯号航天飞机上的一名STS-125机组成员拍摄到了哈勃太空望远镜的这一静态图像，当时两个航天器继续进行相对分离，在此之前，这两个航天器已经连接在一起长达一周之久。在这一周中，共进行了五次太空行走，以完成轨道观测站的最后一次维修任务。资料来源：美国国家航空航天局哈勃太空望远镜（HST）是美国国家航空航天局（NASA）和欧洲航天局（European Space Agency）于 1990 年发射的一个大型天基观测站，最近刚刚庆祝了它诞生 34 周年。它的轨道不受地球大气层的影响，可以提供高分辨率的天体图像。这带来了许多科学突破，例如准确确定宇宙膨胀的速度、观测最遥远的星系以及研究系外行星的大气层。哈勃的独特功能使其成为天文学史上最重要的仪器之一。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

陀螺仪故障困扰 哈勃望远镜“停工”进入安全模式

陀螺仪故障困扰 哈勃望远镜“停工”进入安全模式 图为哈勃拍摄的图像据美航天局26日介绍，系统显示哈勃望远镜上3个仍在运转的陀螺仪中的一个出现故障，望远镜也随之自动进入安全模式。陀螺仪用于测定望远镜转动速度，帮助它对准并锁定观测目标。望远镜进入安全模式后，就会停止科学观测，需要等待地面控制中心发出新指令。美航天局说，正在探讨可能的解决方案，如有必要，望远镜能重新设定成仅依靠一个陀螺仪来运作，其余的陀螺仪备用。这次出问题的陀螺仪去年11月也曾出故障并导致哈勃望远镜进入安全模式。美航天局随后在12月宣布已解决问题，望远镜恢复科学观测。已服役超过30年的哈勃望远镜于1990年进入太空，美国在2009年利用航天飞机运送宇航员对哈勃望远镜进行最后一次维护，宇航员为哈勃更换了6个新的陀螺仪。但目前加上这次出问题的陀螺仪，仅有3个在运作。一般来说，望远镜有3个陀螺仪正常运转能维持高效的观测活动，但只依赖一个陀螺仪也可以维持运转。 ... PC版： 手机版：

星爆奇观：哈勃对遥远星系核心恒星形成的罕见一瞥

星爆奇观：哈勃对遥远星系核心恒星形成的罕见一瞥 哈勃太空望远镜的高级巡天照相机利用其高分辨率通道拍摄到了这幅NGC 5253星系的详细图像。图片来源：欧空局/哈勃和美国国家航空航天局，W. D. Vacca宽视场通道（WFC），正如它的名字和 ACS 的名字一样，用于勘测遥远而微弱的星系的宽视场，包括著名的哈勃超深视场，而太阳盲通道则通过遮挡阳光来观测木星等行星发出的紫外线。这两个频道目前仍在运行。HRC 是第三个通道，旨在近距离、极其细致地观察天体中心，如星系中心、星团和恒星形成区。它的高分辨率使天文学家能够在一小块区域内分辨出许多恒星，从而深入研究密集区域。NGC 5253 是一个星爆星系，其中充满了非同寻常的星团和不断形成的恒星，是使用 HRC 进行 ACS 分析的完美目标。这张照片详细显示了星系的核心，超级星团就潜伏在黑暗的尘埃云中。这里可以看到银河系更广阔的景象。从安装 ACS 到 2007 年电子故障导致其脱机，HRC 只运行了大约五年。在2009年哈勃最后一次维修任务中，ACS得到了部分修复，但HRC却无法恢复。因此，像这样近距离、高分辨率的星系核心图像非常罕见。编译自/scitechdaily ... PC版： 手机版：