NASA的望远镜拍摄了整个天空12年的延时电影

这幅拼接图由覆盖整个天空的图像组成,这些图像由宽视场红外测量探测器(WISE)拍摄,是WISE 2012年全天空数据发布的一部分。通过观测整个天空,WISE可以搜索微弱的物体,如遥远的星系,或调查宇宙天体群。
影像来源:NASA/JPL Caltech/UCLA

天空的图片可以向我们展示宇宙奇观;电影可以把他们带到生活中。NASA的NEOWISE太空望远镜拍摄的影片揭示了天空中的运动和变化。

每隔六个月,NASA的近地天体广域红外巡天探测器(NEOWISE)航天器就完成一次绕太阳半周的飞行,拍摄各个方向的图像。这些图像拼接在一起,形成了一张“全天空”地图,显示了数亿物体的位置和亮度。利用航天器绘制的18张全天图(其中第19张和第20张将于2023年3月发布),科学家们创造了一幅天空的延时电影,揭示了天空跨越十年的变化。

每一张地图对天文学家来说都是一个巨大的资源,但如果按时间顺序来看,它们会成为更好地理解宇宙的更强大的资源。通过比较这些地图,可以发现随着时间推移位置或亮度发生变化的遥远天体,这就是所谓的时域天文学。

NASA NEOWISE任务的新延时电影让天文学家有机会看到恒星和黑洞等物体随着时间的推移而移动和变化。这些视频包括先前隐藏的褐矮星、一个正在进食的黑洞、一颗濒临死亡的恒星、一个恒星形成区域和一颗正在变亮的恒星。它们结合了NEOWISE超过10年的观测和18幅全天空图像,使长期分析和对宇宙的更深理解成为可能。

“如果你走出去看夜空,它可能看起来什么都没有改变,但事实并非如此。”图森市亚利桑那大学NEOWISE的首席研究员艾米·梅因泽说。“恒星在燃烧和爆炸,小行星在呼啸而过,黑洞正在撕裂恒星。宇宙是一个非常忙碌、活跃的地方。”

NEOWISE最初是一个数据处理项目,用于从WISE中检索小行星的检测和特征。WISE是一个于2009年启动的天文台,其任务是扫描整个天空,以发现和研究太阳系以外的天体。航天器使用低温冷却探测器,使其对红外光敏感。

人眼看不见红外光,红外光是由大量宇宙天体辐射出来,这些宇宙物体包括寒冷的邻近恒星和宇宙中一些最明亮的星系。在一些红外观测所需的机载冷却剂用完后,WISE任务于2011年结束,但航天器及其一些红外探测器仍能正常工作。因此,2013年,NASA将其重新用于跟踪小行星和其他近地天体(NEO)。任务和航天器都有了一个新名字:NEOWISE。

这幅插图显示了地球轨道上的宽视场红外测量探测器(WISE)航天器。WISE任务于2011年结束,但在2013年,该航天器被用于寻找和研究小行星和其他近地天体(NEO)。该任务和航天器被重新命名为NEOWISE。
影像来源:NASA/JPL-Caltech

变得更聪明

尽管发生了变化,红外望远镜仍继续每六个月扫描一次天空,天文学家继续使用这些数据研究太阳系以外的物体。

例如,2020年,科学家发布了名为CatWISE的项目的第二次迭代:12张NEOWISE全天图的天体目录。研究人员利用该目录研究了褐矮星,这是一组遍布银河系、潜伏在太阳附近黑暗中的天体。尽管它们的形状像恒星,但褐矮星并没有积累足够的质量来启动聚变,而聚变是恒星发光的过程。

例如,在2020年,科学家们发布了一个名为CatWISE的项目的第二次迭代:来自12个NEOWISE全天地图的物体目录。研究人员使用该目录来研究褐矮星,褐矮星是一群遍布银河系并潜伏在靠近恒星的黑暗中的物体。尽管它们像恒星一样形成,但褐矮星没有积累足够的质量来启动导致恒星发光过程的聚变。

由于靠近地球,与以相同速度移动的较远恒星相比,附近的褐矮星在天空中的移动速度似乎更快。因此,在目录中数十亿个物体中识别褐矮星的一种方法是寻找移动的物体。CatWISE的一个补充项目,名为“后院世界:行星9”,邀请公民科学家筛选NEOWISE数据,寻找计算机搜索可能遗漏的移动物体。

通过最初的两张WISE全天候地图,科学家们在距离太阳65光年的范围内发现了大约200颗褐矮星。额外的地图显示还有60颗Y矮星,是已知的最冷的褐矮星数量的两倍。与较暖的褐矮星相比,Y矮星可能有一个奇怪的故事来讲述它们是如何形成的以及何时形成。这些发现有助于阐明我们太阳附近的众多天体。对靠近太阳的棕矮星进行更全面的统计,可以告诉科学家银河系中恒星形成的效率有多高,以及形成的时间有多早。

十多年来对天空变化的观测也有助于研究恒星是如何形成的。NEOWISE可以观测包裹着原恒星的布满灰尘的毯子,或正在成为恒星的炽热气体球。在多年的过程中,原恒星会闪烁和发光,因为它们从周围的尘埃云中积累了更多的质量。科学家们正在用NEOWISE对近1000颗原恒星进行长期监测,以深入了解恒星形成的早期阶段。

十多年来观察天空的变化也有助于研究恒星的形成方式。NEOWISE可以窥视可以窥视包裹着原恒星的尘埃层,或是正在形成恒星的炽热气体球。多年来,当原恒星从周围的尘埃云中积累更多质量时,原恒星会闪烁和发光,科学家们正在用NEOWISE对近1,000颗原恒星进行长期监测,以深入了解恒星形成的早期阶段。

NEOWISE的数据也提高了我们对黑洞的理解。最初的WISE调查在遥远星系的中心发现了数百万个超大质量黑洞。在最近的一项研究中,科学家使用NEOWISE数据和一种称为回波映射的技术来测量遥远黑洞周围炽热发光气体盘的大小,这些黑洞太小太远,任何望远镜都无法分辨。

NASA喷气推进实验室的天文学家、WISE项目科学家彼得·艾森哈特表示:“我们从未预料到航天器会运行这么长时间,我认为我们无法预料我们能够用这么多数据进行科学研究。”

关于任务的更多信息

NASA位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室为华盛顿科学任务理事会下属的NASA行星防御协调办公室管理和运作NEOWISE任务。首席研究员艾米·梅因泽在亚利桑那大学工作。犹他州洛根的太空动力学实验室建造了这台科学仪器。科罗拉多州玻尔得的鲍尔航空航天技术公司制造了这个航天器。科学数据处理在帕萨迪纳市的加州理工学院IPAC分校进行。加州理工学院为NASA管理喷气推进实验室。

喷气推进实验室为NASA科学任务理事会管理和运营WISE。加州大学洛杉矶分校的爱德华·赖特是首席研究员。这项任务是在NASA探索者计划下竞争选出的,该计划由位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心管理。

如欲了解更多关于NEOWISE的信息,请访问:

https://www.nasa.gov/neowise

如欲了解更多关于WISE的信息,请访问:

http://www.nasa.gov/wise

参考来源:
https://www.nasa.gov/feature/jpl/nasa-telescope-takes-12-year-time-lapse-movie-of-entire-sky

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