NASA發射新迷你衛星將研究銀河系的光暈

天文學家們在研究「正常」物質時總是做得不夠，這些物質構成了星系、恆星和行星。7月13日美國國家航空航天局資助的一項名為「HaloSat」的新任務在國際空間站部署，將幫助科學家通過研究環繞銀河系熱氣體中的x射線來尋找宇宙中丟失的物質。宇宙微波背景(CMB)是宇宙中最古老的光，來自宇宙大爆炸後40萬年的輻射。基於CMB觀測的計算表明宇宙包含:5%的正常物質質子、中子和其他亞原子粒子;25%的暗物質，一種未知的物質;70%的暗能量，一個負壓加速了宇宙的膨脹。隨著宇宙的膨脹和冷卻，普通物質合併成氣體、塵埃、行星、恆星和星系。但是，當天文學家計算出這些天體的估計質量時，它們只佔宇宙學家所說的應該存在的一半。

博科園-科學科普：HaloSat在愛荷華大學(UI)的首席研究員菲利普·卡雷特(Philip Kaaret)說：應該擁有我在宇宙大爆炸後40萬年時就擁有的所有物質。它去了哪裡？這個問題的答案可以幫助我們了解如何從CMB的統一狀態變成我們今天看到的大規模結構。研究人員認為，丟失的物質可能存在於星系之間的熱氣體中，也可能存在於星系暈中。HaloSat將研究銀河系光暈中的氣體，該光暈的溫度約為200萬攝氏度(360萬華氏度)。在如此高的溫度下，氧氣會釋放8個電子中的大部分，併產生HaloSat將測量的x射線。其他的x射線望遠鏡，如美國宇航局的中子星內部成分探測器和錢德拉x射線天文台，通過觀察天空的小塊區域來研究單個的射線源。

HaloSat於2018年5月21日從美國航空航天局位於弗吉尼亞州的瓦勒普斯飛行基地發射，在該公司的Antares火箭上，由軌道ATK(現在被稱為諾斯羅普·格魯曼)搭載的Cygnus航天器發射。HaloSat將研究銀河系周圍的光暈，作為尋找宇宙消失物質的一部分。圖片：NASA/Aubrey Gemignani

HaloSat將觀察整個天空，每次100平方度，這將有助於確定漫射星系暈的形狀更像煎蛋還是球體。馬里蘭州Greenbelt的NASA戈達德太空飛行中心的HaloSat聯合研究員兼天體物理學家基思·賈合達(Keith Jahoda)說：如果你想像一下煎蛋模型中的星系暈，當你從地球上直視它時，它的亮度分布將與你從更寬的角度觀察時的亮度分布不同。如果它呈准球形，與銀河系的大小相比，那麼你就會認為它在各個方向上的亮度幾乎相同。光暈的形狀將決定它的質量，這將幫助科學家們了解宇宙中丟失的物質是否在銀河暈或其他地方。HaloSat將是首個將太陽風電荷交換產生的x射線影響降到最低的天體物理學任務。當太陽風(從太陽中釋放出的高電荷粒子)與地球大氣中的無電荷原子相互作用時，就會產生這種輻射。

太陽風粒子從無電荷原子中奪取電子並發射x射線。這些排放物所顯示的光譜與科學家們期望從星系暈中看到的光譜相似。巴爾的摩約翰霍普金斯大學HaloSat聯合研究員基普昆茨(Kip Kuntz)說：我們所做的每一項觀測都有某種程度上的太陽風輻射，但它會隨時間和太陽風條件而變化。這些變化很難計算，以至於很多人只是在觀察中提到它，然後忽略它。為了最小化這些太陽風x射線，HaloSat將在其環繞地球90分鐘的軌道中，在夜間45分鐘內收集大部分數據。在白天，這顆衛星將利用太陽能電池板為其充電，並將數據傳輸給位於弗吉尼亞州的NASA Wallops飛行設施，該設施將數據傳送給位於科羅拉多州博爾德的藍色峽谷技術公司(Blue Canyon Technologies)的任務控制中心。

7月13日位於澳大利亞上空的國際空間站(International Space Station)釋放了一種名為HaloSat的新型立方體衛星，用於研究圍繞著米基通道的熱氣體暈。圖片：NanoRacks/NASA

該任務團隊的UI研究生丹尼爾·拉羅卡(Daniel LaRocca)說：HaloSat給我提供了一個很好的機會，讓我能接觸到一種儀器，研究進入太空的事物的複雜性，並為與之相關的所有問題制定計劃，這非常有趣。HaloSat的尺寸為4×8×12英寸(約10×20×30厘米)，重約26磅(12公斤)。這是美國宇航局在加州帕薩迪納的噴氣推進實驗室(Jet Propulsion Laboratory)於2017年發射的一架名為Arcsecond Space Telescope的太空望遠鏡，旨在展示天體物理學技術。CubeSat任務通常需要3年左右的時間通過啟動和數據收集開始，即本科生或研究生從開始到結束參與的最佳時間。正在執行這項任務的UI大學生漢娜·格里克(Hannah Gulick)說：HaloSat確實塑造了我對未來的看法，我希望成為一名天體物理學家，建造儀器，然後用這些儀器的觀測結果來進行我自己的發現。

HaloSat是美國宇航局在愛荷華州愛荷華大學領導的一項任務。其他合作夥伴包括美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心，位於馬里蘭州的Greenbelt，美國航空航天局的Wallops飛行設施位於弗吉尼亞州的Wallops島，科羅拉多博爾德的Blue Canyon Technologies公司，巴爾的摩的約翰霍普金斯大學，以及來自法國的合作夥伴的重要貢獻。HaloSat是美國國家航空航天局(NASA)「立方體衛星發射計劃」(CubeSat Launch Initiative)選定的，是第23次納米衛星教育發射任務的一部分。

博科園-科學科普｜文：美國宇航局的戈達德太空飛行中心

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