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環繞地球的天文台 - 克卜勒太空望遠鏡功成身退

今年10月底,NASA宣布自2009年起開始運行9年半的克卜勒太空望遠鏡,飛行燃料已用罄並即將退役,至今已發現2600多顆形形色色的行星。從最初的哈伯、克卜勒到計畫中的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡,可看出天文學家對於在太空中觀測星體的重視。究竟在太空中觀測比起地表的天文台,有何優勢呢?

克卜勒太空望遠鏡[1]

  在地球表面進行天文學的研究,會由於大氣層的電磁輻射的干擾和過濾而受到限制,對許多波段的天文觀測影響甚大。

  因此天文學家早已設想若能將望遠鏡移到太空中,便可以不受大氣層的干擾,得到更精確的天文資料。自從太空探索時代拉開序幕後,大量的望遠鏡被發射到了軌道上,大大的增加了我們對於宇宙的認識。



電磁波的波譜與性質[2]



  在地球大氣層外圍繞地球旋轉的望遠鏡不會受到大氣中的流動空氣所影響,也不會受到地球表面人為光源的光污染。



太空望遠鏡能突破地面觀測的限制[3]



  外太空天文學對於在可見光和無線電波頻率範圍外的研究更為重要,例如X射線或γ射線等。

  此類學科過往被認為在地球表面是不可能實現的,現在由於眾多不同種類的太空望遠鏡陸續升空,例如哈勃太空望遠鏡(觀測可見光波段)、史匹哲太空望遠鏡(觀測紅外線波段)、錢卓太空望遠鏡(觀測X光波段)、以及費米伽瑪射線空間望遠鏡(觀察γ射線波段)等,開始在現代天文學中占據了重要的地位。



哈勃太空望遠鏡[4]



史匹哲太空望遠鏡[5]



錢卓太空望遠鏡[6]



費米伽瑪射線空間望遠鏡[7]



  提到太空望遠鏡,大家最先想到的應該還是哈伯太空望遠鏡,以及NASA幫它配眼鏡的著名修復任務

  但單以發現類地行星的機率來說,克卜勒太空望遠鏡遠高於哈伯太空望遠鏡,不僅是它較為寬廣的視野(大約10平方度),在設計上,克卜勒太空望遠鏡能同時觀察十萬顆恆星,並且每30分鐘測量它們的亮度變化。

  對太陽大小的恆星有215分之1的機率,意味著在十萬顆之中100%可以檢測到,因此相當適合用於尋找繞著其他恆星而大小與地球相近的行星。

  由於光度減弱的非常少,而因為較大的行星造成的信號比較容易檢測出來,因此科學家預期最先發現的應該會是體積如同木星或更大的行星,而且可能只需要幾個月就會獲得報告,而體積較小和距離更遠的行星要花較多的時間。



克卜勒太空望遠鏡內部構造[8]



克卜勒太空望遠鏡9年的相關數據[9]



NASA 繪製克卜勒太空望遠鏡第17次觀測活動[10]



  克卜勒太空望遠鏡兩週前便出現燃料即將用罄的訊號,在燃料耗盡前,科學家們將克卜勒的所有數據傳回地球,NASA已經決定讓克卜勒「在目前遠離地球的安全軌道上」退役。今年4月,NASA已將新一代的凌日系外行星巡天衛星(Transiting Exoplanet Survey Satellite,TESS)的太空望遠鏡送入軌道,設計上師承克卜勒但具備更大的探測範圍。進階版的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡計劃於2021年升空,屆時有望進一步探測行星的質量、密度及大氣層結構等可居住性線索。



凌日系外行星巡天衛星[11]



詹姆斯·韋伯太空望遠鏡[12]



   NASA天體物理學部主任赫茨表示:「多虧克卜勒,我們改變過去對自己處於宇宙何處的看法,為未來的系外行星研究任務奠定基礎。」天文學家克卜勒是17世紀科學革命的關鍵人物,提出的克卜勒定律啟發牛頓日後提出牛頓萬有引力定律

  以他命名的太空望遠鏡即將功成身退,卻讓天文學家得以一窺隱身在太空中的幾十億顆行星,改變人類對宇宙的認知。能看的比較遠,是因為站在巨人的肩膀上,未來的系外行星研究成果也將奠基於克卜勒的探測成果,承先啟後。



文章參考來源:





[1] NASA Retires Kepler Space Telescope, Passes Planet-Hunting Torch (檢索日期2018/11/14)

https://www.nasa.gov/press-release/nasa-retires-kepler-space-telescope-passes-planet-hunting-torch

[2]克卜勒太空望遠鏡燃料即將耗盡,接班人 4 月發射升空(檢索日期2018/11/14)

http://technews.tw/2018/03/15/kepler-space-telescope-tess-exoplanet-nasa/

[3] Kepler (spacecraft) (檢索日期2018/11/14)

https://en.wikipedia.org/wiki/Kepler_(spacecraft)

[4] 克卜勒太空望遠鏡的第二春(檢索日期2018/11/14)

http://sa.ylib.com/MagArticle.aspx?Unit=newscan&id=3801

[5] 壽終正寢!克卜勒太空望遠鏡燃料用盡,NASA 正式發出告別(檢索日期2018/11/14)

https://www.inside.com.tw/2018/10/31/the-kepler-space-telescope-is-dead

[6] 一閃一閃亮晶晶,克卜勒唱小星星?(檢索日期2018/11/14)

https://pansci.asia/archives/55430

[7] NASA’s Kepler Space Telescope Has Only a Few Months to Live (檢索日期2018/11/14)

https://gizmodo.com/nasa-s-kepler-space-telescope-has-only-a-few-months-to-1823779480

[8] NASA Kepler Spacecraft is Low On Fuel and Close to Death (檢索日期2018/11/14)

https://www.outerplaces.com/science/item/18026-kepler-low-fuel-death



圖片引用來源:

[1]https://dq.yam.com/post.php?id=10217, retrieved November 14, 2018

[2] https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%BB%E7%A3%81%E6%B3%A2%E8%AD%9C, retrieved November 14, 2018

[3] http://web2.nmns.edu.tw/constellation/secret/secret05.php, retrieved November 14, 2018

[4] https://tw.saowen.com/a/bf495f3bc9a2f89ae73377895d9b0febbf84e3e2d571bd5fc996fd9596e90454, retrieved November 14, 2018

[5] https://buzzorange.com/techorange/2018/09/03/nasa-has-a-space-filter/, retrieved November 14, 2018

[6] http://aeea.nmns.edu.tw/aeea/contents_list/Chandra_xo.html, retrieved November 14, 2018

[7] https://itw01.com/VXSTPEB.html, retrieved November 14, 2018

[8] https://en.wikipedia.org/wiki/Kepler_(spacecraft), retrieved November 14, 2018

[9]https://www.upmedia.mg/news_info.php?SerialNo=51092, retrieved November 14, 2018

[10] https://itw01.com/V2VUWER.html, retrieved November 14, 2018

[11]  https://en.wikipedia.org/wiki/Transiting_Exoplanet_Survey_Satellite, retrieved November 14, 2018

[12]  https://en.wikipedia.org/wiki/James_Webb_Space_Telescope, retrieved November 14, 2018

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