行星科學家已經成功地使用哈勃太空望遠鏡,為美國宇航局(NASA)的新視野號探測器(New Horizons space probe),飛越冥王星之後的任務,提供新目標。歷經多年的馬拉松式飛行,新視野號在2015年7月急掠過冥王星,然後高速沖入柯伊伯帶。柯伊伯帶(Kuiper Belt)是由冰質碎片組成的廣大塵埃帶,由46億年前太陽系形成時剩餘的原始物質組成。
哈勃WFC3發現的兩個柯伊伯帶天體(藍圈)
柯伊伯帶是由冰質碎片組成的廣大塵埃帶,由46億年前太陽系形成時剩餘的原始物質組成。雖然1951年天文學家Gerard Kuiper就在科學報告中提出了該假說,但直到90年代早期才發現第一個KBO(柯伊伯帶天體)。迄今為止,已經有1000多個KBO編錄在案,當然按理KBO應該有非常多個。
探測宇宙的方法不斷推陳出新,不變的是哈勃又一次證明了它的卓越能力。當與其他NASA任務、地基觀測相結合時,哈勃科學能力就會處於最佳狀態。
哈勃第三代廣域相機(WFC3)發現的2個KBO
在2014.6.16到6.26,新視野號團隊使用哈勃實施了初步搜索,以了解在廣闊的外太陽系外援,柯伊伯帶天體到底有多豐富。這項極具挑戰性的觀測任務,要在相當於滿月這麼大的天區中,發現遠在64億千米外、僅有曼哈頓島大小、黑如木炭的目標。
哈勃在20 個小天區鑑別任何可能的KBO。團隊藉助軟體工具分析每一張試點觀測圖像,以加速KBO鑑別過程。哈勃銳利的視力和獨有的靈敏度,使得我們能夠在遙遠繁星背景前,辨認出極暗的KBO天體的漂移;而這些天體以前甚至逃過了地面上多個最大型望遠鏡的眼睛(這與地球大氣擾動產生的影響相關)。
英國皇家天文學會主席,雷瑟斯特大學的巴斯特教授說,現在應該開始計劃建造一架新的空間望遠鏡,主鏡直徑8-16米,到2030年為哈勃提供一個真正的繼承者。
藝術家想像中的具有16米口徑主鏡的ATLAST望遠鏡。影像提供:Northrop Grumman Aerospace Systems/NASA/STScI.
ATLAST翻譯過來即是:巨孔徑空間望遠鏡
ATLAST將在光學和紫外波段工作,就像哈勃空間望遠鏡目前的工作。然而,哈勃已經在太空中工作了多年。而詹姆斯韋伯空間望遠鏡(JWST),它是一架紅外望遠鏡,設計目標是探測宇宙的塵埃狀區域並尋找最早的星系,不是為了拍攝那些可愛照片,這是哈勃望遠鏡擅長的。
據了解,預計2018年發射的哈勃望遠鏡的「接任者」詹姆斯·韋伯望遠鏡將推遲至最早2021年3月30日發射
而ATLAST是繼JWST之後的下一步。它將是一架多目標望遠鏡,因此它將能夠研究恆星和星系,但它能做的重要事情之一是探測恆星周圍的宜居帶並直接探測可能存在的和地球相似的太陽系外行星。
ATLAST僅僅是美國空間望遠鏡科學研究所的概念設計,在獲得宇航局的批准和資助之前還有很長一段路要走。因為JWST的巨額花費,那些掌管錢包的官員可能不願意立刻資助另一架巨型空間望遠鏡。因此,ATLAST項目首先必須在天文學界招募志同道合的朋友,這就是為什麼巴斯特要向太陽系外行星研究人員報告和介紹ATLAST的情況。
一個要解決的大問題是我們在宇宙中是否孤單?如果我們能夠探測到和地球相似的太陽系外行星並確認它們的大氣內的氧氣、甲烷和臭氧,這將是某種生物學活動存在的相當清晰的信號。
哈勃的主鏡口徑為2.4米,而歐空局發射的最大空間望遠鏡是赫歇爾空間望遠鏡,它配備了3.5米口徑的主鏡。JWST將打破這個紀錄,6.5米口徑的主鏡,將首次試驗一種新技術,讓分段式主鏡在發射期間摺疊起來,然後在太空中一次性打開。ATLAST將需要相同的技術,它的主鏡如此之大,雖然在未來數十年里計劃發展一些大型運載火箭,但目前沒有足夠大的運載火箭能夠搭載它。美國宇航局的太空發射系統將把載人獵戶艙帶入太空。
擁有這樣巨大的主鏡,ATLAST的角解析度將是JWST的5-10倍,比哈勃靈敏2000倍。雖然它將比下一代地基天文台諸如30米望遠鏡和39米歐洲極大望遠鏡小得多,但ATLAST將具有位於太空中這一有利條件,沒有地球大氣層的干擾效應。
必須說服宇航局,因為這不是一個廉價的項目,但完全值得做,現在我們在和時間賽跑。哈勃望遠鏡的計劃始於1960年代,JWST的計劃則始於1990年代中期。即使能夠在2030年發射ATLAST,如果哈勃望遠鏡退役,我們仍然將在十年時間裡沒有大型的光學空間望遠鏡。並且,我們把發射ATLAST的時間推後得越長,那麼這個間隔將只會擴大。