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2015年7月，NASA發(fā)射的新視野號(hào)成為歷史上第一個(gè)近距離對(duì)冥王星進(jìn)行探測(cè)的探測(cè)器。接著，在2018年12月31日，該探測(cè)器首次邂逅了一個(gè)名為Arrokoth（編號(hào)為2014 MU69）的柯伊伯帶天體。同時(shí)新視野號(hào)在外太陽(yáng)系的獨(dú)特位置能幫助天文學(xué)家進(jìn)行罕見(jiàn)而有益的科學(xué)研究。

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這包括對(duì)距離太陽(yáng)系最近的兩個(gè)恒星比鄰星和沃夫359進(jìn)行視差測(cè)算。另外，由美國(guó)國(guó)家光學(xué)天文臺(tái)(NOAO)和美國(guó)西南研究院(SwRI)帶領(lǐng)的天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)運(yùn)用探測(cè)器的遠(yuǎn)程勘測(cè)成像儀獲取的檔案數(shù)據(jù)對(duì)宇宙光學(xué)背景進(jìn)行了測(cè)量。這項(xiàng)由美國(guó)西南研究院的Tod R. Lauer主導(dǎo)的研究成果近期在《天體物理學(xué)》雜志上發(fā)表。

Alan Stern(新視野號(hào)任務(wù)的首席研究員)和分別來(lái)自美國(guó)西南研究院、美國(guó)國(guó)家航空航天局、約翰霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室、空間望遠(yuǎn)鏡研究所、月球與行星研究所、外星智能搜尋研究所以及多家高校的研究者們均參與了此項(xiàng)研究。

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僅在我們的星系中就可能有數(shù)萬(wàn)億的流浪行星，它們甚至可能被驅(qū)逐到星際空間。簡(jiǎn)而言之，宇宙光學(xué)背景是來(lái)自銀河外所有的光在整個(gè)可觀測(cè)的宇宙中擴(kuò)散傳播。從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于宇宙微波背景下的可見(jiàn)光模擬。同時(shí)，它也是天文學(xué)家使用的重要基準(zhǔn)。通過(guò)測(cè)量這種光，天文學(xué)家可以識(shí)別恒星的位置，星系的大小和密度，還有驗(yàn)證有關(guān)宇宙結(jié)構(gòu)及其成因的理論。

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很多原因表明精確地測(cè)量宇宙光學(xué)背景很重要。這一背景對(duì)恒星成因的來(lái)歷、星團(tuán)、黑洞、星系團(tuán)以及宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)不可或缺。因此，準(zhǔn)確地知道夜空有多黑可以深刻理解宇宙的成因及演變。

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此外，COB（dCOB）是一種與目前已知天體無(wú)關(guān)的光子來(lái)源。天文學(xué)家們正試圖確定其中是否存在漫反射成分。這種成分的存在將使天文學(xué)家能夠測(cè)試宇宙背景光中的物質(zhì)來(lái)自宇宙低密度區(qū)域的可能性，或在宇宙形成當(dāng)前狀態(tài)前形成的物質(zhì)。

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dCOB同時(shí)也是一個(gè)可以反映出更多奇異過(guò)程所產(chǎn)生的光子，就比如它可以反應(yīng)暗物質(zhì)粒子的消失或衰變。因此它對(duì)于對(duì)正在進(jìn)行的"不可見(jiàn) "質(zhì)量的搜索有一定的幫助。但遺憾的是，因?yàn)榈鼗h(yuǎn)鏡會(huì)受到大氣畸變的影響，空基望遠(yuǎn)鏡需要處理黃道光的干擾，這類研究的進(jìn)行出現(xiàn)了許多的挑戰(zhàn)。

所以，隨著時(shí)間的推移，光學(xué)背景下推測(cè)出的亮度會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的差異。但這對(duì)于在太陽(yáng)系外的航天器來(lái)說(shuō)，并不存在這類干擾問(wèn)題。因此，這就是天文學(xué)家為什么一直依賴先前先鋒者10號(hào)/11號(hào)和旅行者1號(hào)/2號(hào)越過(guò)海王星的任務(wù)來(lái)進(jìn)行COB測(cè)量。

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與此同時(shí)，哈勃空間望遠(yuǎn)鏡也對(duì)COB進(jìn)行了測(cè)量，但與新視野號(hào)的結(jié)果相比，能夠證明的測(cè)量結(jié)果十分有限。Lauer（Hubble Wide Field和Planetary Camera team的團(tuán)隊(duì)成員）通過(guò)電子郵件告訴《今日宇宙》："NH可以清晰靈活的地測(cè)量從遙遠(yuǎn)宇宙發(fā)出的總光通量。哈勃望遠(yuǎn)鏡在匯總所有遠(yuǎn)距離星系方面的能力是超強(qiáng)的，但對(duì)于那些不屬于星系的物體就不那么擅長(zhǎng)了，這些星系構(gòu)成了一個(gè)漫射背景，它會(huì)與被近地環(huán)境中的塵埃反射的散射陽(yáng)光纏在一起?！?/span>

值得關(guān)注的是，這并不是天文學(xué)家第一次使用LORRI數(shù)據(jù)來(lái)測(cè)量COB。2017年，NASA領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)檢查了2007年至2010年間四個(gè)不同且獨(dú)立的天域的LORRI數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)與NH在木星和天王星的軌道之間的巡航階段相吻合。

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這項(xiàng)工作中用到的七個(gè)洛里場(chǎng)的位置。圖片來(lái)源：勞爾,?托德,?R.?（等）

為了進(jìn)行這項(xiàng)研究，勞爾和他的團(tuán)隊(duì)研究了新視野號(hào)長(zhǎng)距離探測(cè)成像儀在距離太陽(yáng)42到45個(gè)天文單位遠(yuǎn)處觀測(cè)的七個(gè)高銀場(chǎng)的光強(qiáng)。在這個(gè)距離上，平均原始光強(qiáng)比哈勃觀測(cè)到的要暗十倍。在校正了其他干擾之后，該團(tuán)隊(duì)利用蒙特卡洛模擬對(duì)潛在光源進(jìn)行建模。

由此，他們能夠辨別出未知來(lái)源的彌散分量的存在，這可能是未被發(fā)現(xiàn)的暗星系所致。正如勞爾和他的同事們得出的結(jié)論，這表明當(dāng)前關(guān)于暗星系的普查不足，至少有一半視星等30甚至更高的暗星系下落不明。

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近年來(lái)，這并不是第一次不得不修改星系普查?；诠羁沼^測(cè)活動(dòng)，天文學(xué)家創(chuàng)建了詳細(xì)的宇宙3D地圖，并由此估計(jì)出可觀測(cè)宇宙中有2000億個(gè)星系，直到幾年前，他們?nèi)匀皇沁@么認(rèn)為的。但根據(jù)2016年的修正計(jì)算，天文學(xué)家現(xiàn)在估計(jì)可觀測(cè)宇宙中有多達(dá)兩萬(wàn)億個(gè)星系，很顯然，他們可能需要再次更新計(jì)數(shù)了。

無(wú)論如何，勞爾和他的同事們的工作證明了像新視野號(hào)這樣的任務(wù)的實(shí)用性以及他們可以進(jìn)行的太陽(yáng)系外的研究。

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相關(guān)知識(shí)

哈勃超深視場(chǎng)（HUDF）是天爐座中一小塊區(qū)域的圖像，其中包含約10000個(gè)星系，最初的版本是由哈勃望遠(yuǎn)鏡從2003年9月24日到2004年1月16日累計(jì)的數(shù)據(jù)合成的。它被用來(lái)找尋大約130億年前（宇宙大爆炸后400年至8億年）存在的星系。這張圖片是在明亮恒星密度較低的區(qū)域拍攝的，這樣可以更好地觀察更暗、更遠(yuǎn)的物體。在2009年八月到九月，哈勃望遠(yuǎn)鏡使用最新安裝的寬視場(chǎng)相機(jī)3（WFC3）的紅外通道在更長(zhǎng)的波段（1.0至1.6微米）觀察HUDF，與現(xiàn)有數(shù)據(jù)結(jié)合后，天文學(xué)家能夠確認(rèn)一個(gè)可能非常遙遠(yuǎn)的星系的新列表。

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作者：MATT WILLIAMS

FY：Astronomical volunteer team

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