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宇宙的膨胀速度比在此以前估计的要快……

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“开普勒”望远镜告辞在即 开采数千颗系外行星,当中30颗与地球相似

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你了解陀螺仪位于图中的哪个部分吗?(来源:onenewspage.com)

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作者:张泽涛

编慕与著述 | 苟利军 (中科院国家天文台,中科院大学)

在陀螺仪失灵在此以前,开普勒太空望远镜平素看着天空中一片富含了150000颗恒星的稳固区域。图片来源于:CARTE君越ROBERTS

源点:科学大院

孙阳(中科院里昂光学精密机械切磋所)

本报讯
美利坚同盟友宇宙航香港行政局的开普勒太空望远镜大概独自改动了对系外行星的研讨,近些日子它或然正在将团结最终的数码发归家。近些日子,当开普勒太空望远镜的针对性变得不安按期——这是燃料供应不足的征象,地面调控人口截至了望远镜最新的体察活动。

自从人类诞生以来,大家就对头顶的天空充满了好奇心。在晋朝,大家由此肉眼观望天空。西方的上帝创世,东方的盘古真人开天,这几个富含人类智慧的太古轶事都反映出了人类对于宇宙源点及其演变的商讨热情。随着科学才具的进化,当今化学家们则运用卫星、激光、大型天文望远镜和极品Computer来对大自然举行侦查与斟酌,层见迭出的新意识,不断刷新着大家对宇宙的驾驭。

编辑 | 韩越扬 金庄维

为了省去燃料,调控人士将开普勒太空望远镜设置为“小睡方式”,直到预约的于三月三十日上马的高速下载时间赶到。NASA下属艾姆斯研商为主项目地军事学家杰西多特森在罗德岛州莫菲特联邦飞机场表示,在职务小组对望远镜的“生命体征”实行筛查,以便查找剩余燃料供应的马迹蛛丝的同期,观测职业仍在张开中,但结果恐怕会冷不丁且不要预兆地赶到。

U.S.国家航空航天局官方网站如今宣布了一项来自哈勃太空望远镜的风行研讨成果。文章称:哈勃开采宇宙的暴涨速度比在此以前预测的还要快9%,且这种差异是不时性的可能率从贰仟分之一降落到了十优秀之一。

法国巴黎时间二零一八年三月6日,哈勃太空望远镜(哈勃勒 Space
Telescope,HST)因故障最近休息观测的讯息传出,再度让全球的天国学家为之忧心。切磋人口开掘,原本是哈勃的贰个陀螺仪出现了故障,而备份陀螺仪又不可能健康运营,于是望远镜步向了拉萨形式。

“独一的主意正是观看那架望远镜。”多特森说,“大家会在应该明了的随时通晓全部一切。”当终点的那一刻来临,对于八个天崩地裂了多数驳斥的丰产职分以来,那无可争辩将是三个苦乐参半的后果。

有人或者会问,人类到底是何等发掘宇宙在加快膨胀?最新的钻研结果又是什么批注的?想要回答这一三种主题素材,我们还得从大自然大爆炸理论谈到。

在二〇一〇年对哈勃的末梢一回维修中,地军事学家再次改动过具有6个陀螺仪。一般的话,太空望远镜只需3个陀螺仪就能够准确度量方向,同有时间还大概会多设置几个以备不时之需。在过去的几年中,特别是二零一八年,哈勃的陀螺仪的行使时间限制时有时无到期,相继结束职业。陀螺仪故障在二〇一八年一月份就发出过贰次。而在八月份的事故中,用来“续命”的备份陀螺仪竟也应际而生故障,不可能接棒执行职务了。

在开普勒太空望远镜从前,天翻译家只开采了几百颗系外行星,在那之中大多都以气态巨行星,它们离自个儿的母星十分近。而后来,那架望远镜开掘了数千颗大小不一的繁星,当中包蕴30颗与地球特别相似的系外行星。

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在接下去的四个星期里,操作小组猜想,由于备份陀螺仪已经贮存了临近10年之久,当中间用于隔断卫星振动的液体封装层出现了血泡,导致陀螺仪转子跑偏。

爱荷华州帕洛阿尔托市佐治亚理工香槟分校大学的BruceMacintosh说,开普勒是一场赌钱,它开创了一种检索系外行星的新措施。不过,“宇宙间的通力合作,高出了任哪个人最疯狂的想象”。

(图片源于:

5月二十五日,操作小组让望远镜实行了一七种来回运维和旋转,同一时间让陀螺仪在高低速方式之间来回切换。说白了,正是总结摇拽陀螺仪,希望把气泡摇开。U.S.A.传播媒介用一名目许多充满有趣(恐怕是“过分有趣”)的标题概括了NASA的这一维修方法——

开普勒太空望远镜的打响验证了曾尽力说服NASA建造它的空间化学家William
Borucki的不易。开始的一段时期有涉嫌外行星的意识来自于对大型行星拖曳恒星时所发生摆动的体察。而Borucki以为,系外行星从母星前通过,进而遮挡住前面一个一小部分视网膜脱落的进程也公布了本人的留存。而那只需求比另外当时可用的光度计灵敏一千倍的新装置。近期已从NASA退休的Borucki说:“固然你能百折不挠下去,你能够用潜心和技巧做过多事务。”

Freepik.com)

CNET称NASA的做法是“用修路由器的招儿来修望远镜”(NASA may have fixed the
哈勃勒 Telescope the way you fix your router; Turn it off,turn if
on,fiddle with the setting,pray.)

在二零零四年NASA最后批准那项职务此前,Borucki的建议被驳回了4次。1991年用颤巍巍才干发掘第一颗系外行星的英帝国巴黎高等师范高校天思想家Didier
Queloz说:“他真的打了一场持久战。”

自然界大爆炸理论

科学技术网站Engadget说她们这是在“来回重启修陀螺(NASA fixes 哈勃勒 gyroscope
by turning it off and on again)”。

现行反革命,继任者们正筹划接过开普勒太空望远镜的火把。NASA于当年10月发射的心意搜索周围系外行星的凌日系外行星勘察卫星已经意识了两颗系外行星,并且还应该有一颗正在等待被鲜明。同时欧空局正在拓宽两项职务,一是定于今年发射的系外行星描述卫星,二是企图2026年升空的行星凌日和恒星振荡卫星。Macintosh说:“以后是说再见的时候了。”

20世纪以来,美利哥地军事学家伽莫夫(George
Gamow)提出的大爆炸理论解释了宇宙空间的出世,即宇宙是由三个留心炽热的奇点于137亿年前二遍大爆炸后微微上涨形成的。而后美国着名天教育家哈勃(EdwinPowell哈勃勒)观测到“全部星系都在互动相互远远地离开”这么些情景,并提出了宇宙正在膨胀的假说。这段日子,天思想家们又有了新意识——宇宙不只在膨胀,还在加紧膨胀。

《前日美利坚同车笠之盟》(USA Today)
网址则用了这么的标题:“怎么维修HST?来回扳按钮就行。(What fixed NASA’s
哈勃勒 Space Telescope? Someone flipped a switch on and off)”。

开普勒太空望远镜是社会风气第三个用于探测太阳系外类地行星的飞行器,于二零一零年二月6日从佛罗里铁岭卡纳维拉尔角海军事集散地地发射升空,它是NASA发射的首颗类地行星探测器。在有效期至少3年半的职分期内,开普勒太空望远镜对天鹅座和天龙座中山大学约10万个恒星系统实行观测,以寻觅类地行星和性命存在的迹象。

一九九八年,U.S.物工学家AdamRees(Adam G Riess)和SaulPearl马特(SaulPerlmutter)通过哈勃望远镜对歌手发生光谱举行察看,各自独立地意识了“当前宇宙在加速膨胀”那么些意况。该结论一经刊载,便引起了物历史学界的重中之重影响。接下来几年里,这一实际分别被别的区别的天文观测实验注脚,举个例子衡量宇宙微波背景辐射的美利坚同盟国WMAP(Wilkinson
Microwave Anisotropy
Probe)卫星试验和衡量宇宙大条件结构的U.S.A.光谱巡天实验等。

随意外部怎么评价,操作小组最终成功了。十一月15日晚间,哈勃终于回心转意了符合规律运维,并于次日清晨2点10分再次成功了一项科学考察。哈勃“病愈”后的率先个观测对象是漫长的星系DSF2237B-1-I奇骏,宽视线相机3号仪器拍片到了它的不可磨灭红外照片。哈勃又一时健康了!

开普勒太空望远镜最早被设计用来考查太空中的一片区域,并因而凌日场合搜索那些系外行星。在发出升空后,该望远镜获取了远大的中标。不过在二零一三年——该类型运转3年时,开普勒太空望远镜的4个反效果轮(用于使望远镜指向观测目的)中的1个发生了故障。而当又有三个反效果轮于2012年失效后,一切就好像都已无可挽救。然而开普勒太空望远镜的地点调整职员想出了二个灵气的主意,使得飞机能够使用剩余的五个反效果轮、卫星的推动器以及阳光光子的压力继续事业。

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回过头来,大家要提议的难题是:陀螺仪为什么这么重大?假使陀螺仪无法平常干活,耗费资金巨大、全世界化学家排队等候使用的高空望远镜就不得不“歇菜”了吗?陀螺仪是哪些做事的?哈勃的陀螺仪与你的智能机里的陀螺仪是一次事吗?

2015年,NASA批准开普勒太空望远镜实行K2职责,以“半残”的身子继续寻觅遥远的系外行星。如今的开普勒太空望远镜不再能够牢固地瞄准最先的指标,转而沿着太阳系行星运维的一个平面缓慢地划过天际。NASA重新计划了开普勒太空望远镜的职务,化学家提议用它来查找围绕那三个越来越小、更近却也越来越亮的恒星运营的系外行星。

基于WMAP对自然界微波背景辐射的观测所绘制的图像(图片来源于:

标准指向:太空望远镜杰出职责的贯彻前提

《中华夏族民共和国科学报》 (2018-10-23 第2版 国际)

NASA)

天理学中有八个总来说之的道理:假若你想要看到越来越深更远的大自然,就须要望远镜全体更加大规格,观测保持越来越长日子。依据光的衍射原理,望远镜口径越大,分辨率就越精细;望远镜观看时间越长,越能看清更远的昏暗天体。无论怎样,这都亟需望远镜指向精确,否则获得的图像就可以搅乱,这就不啻拍夜景手抖就能够拿走模糊照片相像。所以“准确指向”对于太空望远镜的观看比赛来讲更为关键。

大自然加快膨胀速率是不是可测

在过去的28年中,哈勃望远镜位于地球表面之上海大学约540海里的圆形轨道上,每隔差相当少90分钟就完事绕地球22日的飞行,它的成都百货上千重点结果革新了大家对这一个盛大宇宙的认知。在哈勃几百万次的观测中,影响最深刻的壹回当属“哈勃深场观测”(哈勃勒Deep
Field,HDF)。本次观测于一九九四年二月张开,时任空间望远镜研讨所所长的RobertWilliams大学生开销了大致2四十多个轨道周期的年月,对大熊座中如针尖般大小的等同区域(可知准确指向是何等主要),实行了长达10天的连日牢固观测,最后获得了一幅照片,在那之中分布大小不一的星系,那正是着名的哈勃深场。

在认证了宇宙空间加快膨胀这一事实之后,大家便开始对自然界膨胀速率进行度量。欧航局的普朗克卫星,美利坚合众国航天局的哈勃太空望远镜,那三个聚公众类最棒科学和技术的考察装置,成为了人人手中衡量宇宙膨胀速率的“神兵利器”。

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哈勃深场(图源:wikipedia)

哈勃太空望远镜(图片来源:

那张类似轻便的相片其实意义非同经常。在上世纪20年间,天文学家爱德文·哈勃开采宇宙由好些个星系组成,而哈勃深场第二遍赞助大家猜度出了宇宙中星系的总量量,消除了天史学家哈勃在70年前留给咱们的疑团:宇宙中某个许个星系;而且扶助我们明白了星系的演变。在这一次长日子的总是牢固观测中,环地飞行的望远镜必要与陀螺仪系统卓越合作,不断调解指向,技艺一向维持典型对准大熊座的均等区域。

NASA)

除开着名的哈勃望远镜,今年受陀螺仪故障影响的还大概有钱德拉X射线天文台(Chandra
X-ray
Observatory)。就在哈勃望远镜陀螺仪失效之后不久,二〇一八年六月五日,那么些已从军19年之久的U.S.巨型空间天文台也因为陀螺仪故障步向了平安运营格局,一时半刻告一段落观测。研商小组26日对陀螺仪实行了新的安排,使得钱德拉苏醒了科学考察职业。

宇宙膨胀速率,又被誉为哈勃常数,平时用H表示。总计宇宙膨胀速率需求多少个步骤。首先使用“宇宙距离阶梯”来鲜明宇宙中星系与星系之间的离开。这种艺术注重于精确度量到临近星系的偏离,然后将它们的恒星作为里程标志,再通过那几个符号来度量更中距离的星系。最初天翻译家利用那个测得的星系之间的离开,以及星系产生亮光达到地球物理研讨所爆发的红移,来计量宇宙膨胀速率。AdamRees和她的团体自2007年的话一向在切磋选取哈勃太空望远镜创新这种距离度量方法,升高哈勃常数度量的准确度。

除开作为衡量指向设备的陀螺仪频发故障之外,用来调动指向的设备也是导致太空望远镜产生故障的一个至关心珍视要原因。一些太空卫星或配备是经过反效果飞轮来调度指向,进而完成精准观测的。例如大家熟习的行星猎手——开普勒卫星。

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在2008年发出之后,开普勒通过对天鹅座和英仙座区域的固定观测,开采了小编们今天所明白的抢先一半的系外行星,从而改造了大家对于系外行星的居多认知。开普勒项目获得巨大,NASA原来计划将其任务延长到2015年,但在2013年5月四日,开普勒卫星上用来调解方向的八个反效果飞轮中有一个出于摩擦太强,最后安歇了旋转。2011年三月13日,第二个反效果飞轮以同等的措施坏掉了。半年之后,NASA发布扬弃修复尝试。开普勒利用多余多少个反效果飞轮和矢量喷气系统同步调姿,得以在安全格局下一而再专门的职业。由于健康办事的飞轮数量不足,在开普勒视线中原本能够保险平静的恒星以往上马逐年漂移,观测工夫小幅度收缩。二〇一八年,矢量喷气系统燃料耗尽,不能增派飞轮调姿,开普勒望远镜终于在七月一日颁发退役。

算算哈勃常数的八个步骤(图片源于:

既然如此准确指向对于太空望远镜来讲如此重大,事关探测项目存亡,那么,太空望远镜又是怎样兑现标准指向的呢?

HUBBLBSITE)

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