哈勃開始搜索冥外天體作為新視野號的下個目標

06-22

2014.6.16：廣袤的柯伊伯帶是我們太陽系的遙遠邊疆，離太陽50~80億千米，它主要由46億年前太陽系誕生時剩餘的大量碎冰塊等組成。隨著2015年美國宇航局（NASA）的新視野號探測器（New Horizons space probe）飛越矮行星冥王星之後，它將以15km/s的高速深入柯伊伯帶。為此，哈勃太空望遠鏡將搜尋合適的天體，作為新視野號能夠訪問的目標。這是我們第一次也可能是最後一次從如此遙遠的地方了解遙遠的過去。既使對哈勃這樣的銳眼來說，這也是一項極具挑戰的任務：哈勃要在如此遙遠的地帶、在入雪花般的繁星背景前，搜尋一個與曼哈頓島差不多大、與木炭一般黑的物體！

這個示意圖描繪新視野號與柯伊伯帶邂逅的情景，當然其實小天體密度非常稀疏。大圖：12.0MB，版權：NASA，ESA；研究者團隊，下同。

經過深思熟慮，哈勃太空望遠鏡觀測時間分配委員會建議使用哈勃搜尋新的冥外天體，作為執行冥王星探測任務的新視野號（雖然Horizons也可翻譯為地平線，但這裡顯然應翻譯為視野，譯註）在2015年飛越冥王星後的新目標。計劃將包含搜索一小塊天區中的柯伊伯帶天體(KBO)，以便新視野號探測器能夠訪問。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物質組成。由於它們遠在80億千米之外的太陽系邊疆，KBO從未被抵近觀測過。整個KBO搜索任務的實施，視Mountain（山）的主任自由觀測時段內，哈勃進行的觀測試驗結果而定。哈勃太空望遠鏡將掃描人馬座方向的一個小天區，試圖尋找可能處於柯伊伯帶中的天體。要把KBO從人馬座的銀河系繁星背景中區分出來，哈勃需要按預測的KBO運行速度轉動（角速度，譯註），如此在望遠鏡的圖像中，群星將變成一條條星軌，而KBO天體將呈現為一個點。假如嘗試性的觀測至少發現2個特定亮度的柯伊伯帶天體，那就意味著哈勃有機會發現適合新視野號訪問的KBO。若果如此，將會分配額外的時間給哈勃，以搜尋大約相當於滿月大小的視場。哈勃的觀測時間由全球的天文學家團隊申請。時間競爭極為激烈，需要的觀測時間大大超過當年可用的時間。觀測申請書必須關注重要的天文問題，而且只能使用哈勃獨特的能力，遠超地面望遠鏡的能力。所有這些建議書每年由專家委員會進行同業評審，尋找最適合哈勃實施的科學觀測，並向STScI主任推薦一個平衡了大、中、小型觀測時段的方案。雖然哈勃強大到足以看到宇宙邊緣的星系，但尋找KBO仍是一個大海撈針的挑戰。一個位於新視野號軌道附近的KBO不但可能比曼哈頓島更小，還比木炭更黑。既使在新視野號於2006年發射之前，哈勃就已經為該項太陽系邊緣考察任務提供了一如既往的支持。哈勃新發現了冥王星的4顆小衛星，研究了它的伴星——卡戎（Charon，它大得都不能稱為衛星了），提高此行的科學探測價值。哈勃為冥王星可能存在的塵埃環進行了迄今最高精度的搜尋；哈勃還繪製了這顆矮行星的表面地圖，為天文學家規劃新視野號的近距離勘探拍照提供參考。除了冥王星探測活動外，當前的哈勃太陽系觀測工作還發現了一個海王星的新衛星；找到了木衛二（歐羅巴）存在海洋的間接證據；在我們眼前展示了多個小行星的奇異瓦解過程。哈勃為多個NASA的火星任務提供支持，觀測這顆紅色行星的氣候變化；哈勃還為黎明號（Dawn）小行星探測及彗尾穿越計劃提供後方支持。大約在20年前的1994年7月，哈勃記錄了前所未見的蘇梅克—列維（Shoemaker-Levy）9#彗星被木星潮汐力扯碎並撞擊木星的壯舉。Mountain總結道：「為新視野號的未來提供恰當觀測目標的搜索計劃，展示了哈勃是如何有效地為人類的太陽系初步勘探工作提供支持的。同樣地，它也為我們演示了哈勃的繼任者——詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）未來將如何通過其強大的設施為科學計劃服務。我們為這兩個空間望遠鏡在太陽系探測和發現領域所具有的潛能而興奮。」