夜空看似平静？NASA新望远镜2031年升空专盯紫外光

很多人一辈子抬头看夜空，能看到的“变化”其实很有限：月亮圆了又缺，行星慢悠悠地挪位置，卫星和国际空间站偶尔划过，运气好时还能撞上一颗流星的亮痕。要是再幸运一点，也许能等到一颗显眼的彗星，或者极少数人才有机会目睹的遥远超新星。

但这份“平静”是一种错觉。它来自一种选择偏差——我们只能看见可见光。夜空真正的样子要热闹得多：灾难性的、转瞬即逝的事件几乎从未间断，前提是你有一双“对的眼睛”。恒星耀斑、恒星爆炸这类天文现象，很多只有在紫外光（UV）下才会完整显露，而紫外光靠肉眼是看不见的，必须借助技术手段。

很快，人类将拥有一台只“看”紫外光的新太空望远镜。NASA已宣布，名为UVEX（UltraViolet EXplorer，紫外探索者）的望远镜将于2031年发射。这项任务将由加州理工学院（CalTech）牵头，在近紫外和远紫外波段开展全天巡天。

“每次你用一个新的波长去看天空，都会学到一些新的、意想不到的东西。”UVEX团队成员、加州理工学院的卡里姆·埃尔-巴德里（Kareem El-Badry）这样说。加州理工学院校长、天文学教授雷·贾亚瓦德哈纳（Ray Jayawardhana）则称：“UVEX是我们探索紫外宇宙的一次大胆跨越。”

从射电到伽马射线，各个波长的光都在充满我们的宇宙。只有能看见所有的光，我们才真正有可能理解是什么制造了这些光。UVEX将用紫外波段的全天巡天填补观测上的一个空白，并与南希·格雷斯·罗曼空间望远镜、薇拉·鲁宾天文台以及欧洲空间局的欧几里得空间望远镜等开展的巡天相互补充。

提到望远镜和太空望远镜，多数人想到的可能是那种能看得很远、把遥远天体拍得极其精美的强力望远镜。毕竟星云等天体的照片确实赏心悦目，它们装点着网站首页，也帮助公众对太空和天文产生兴趣。但巡天望远镜在科学上的作用同样巨大：罗曼空间望远镜将在红外波段开展三项独立巡天，鲁宾天文台将在十年间反复拍摄夜空，欧几里得则在可见光波段进行三项深场巡天，捕捉超过100亿个源（星系）。NASA的另一台望远镜SPHEREx也在进行近红外全天巡天。这些庞大的数据集在现代天文学中价值极高，UVEX将为这幅日益精细的宇宙图景添上一块拼图，同时也会对单个目标做针对性观测。

关于UVEX的一份白皮书这样描述它的任务：“在其两年基线任务中，UVEX将在近紫外/远紫外波段开展多节奏的合成全天巡天，深度达到GALEX的50/100倍，并对大麦哲伦云和小麦哲伦云开展有节奏的巡天，进行快速机遇目标后续观测，以及对恒星和星系样本的光谱后续观测。”GALEX是NASA的一台紫外太空望远镜，任务已于2013年结束。而UVEX的灵敏度最高可达GALEX的100倍。

具体来说，UVEX将观测附近在紫外波段明亮的低质量星系，这些观测将与詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）和罗曼空间望远镜的观测形成互补。这些低质量星系在宇宙中扮演着重要角色。在描述UVEX任务的论文中，作者解释了UVEX基于三个“支柱”，第一个就是低质量星系。

作者写道：“首先，UVEX将通过成像和光谱巡天探索低质量、低金属丰度星系这一前沿，理解低金属丰度下的恒星形成和恒星演化如何影响本地宇宙中低金属丰度、低质量星系的成长与演化，从而触及星系演化的关键方面。”这部分星系包含了宇宙一半的质量，它们也是宇宙最早星系的“类似物”。

“其次，UVEX将通过时域巡天探索动态宇宙，其快速光谱后续观测能力将探测引力波发现的致密天体并合事件早期余波中的环境、能量和辐射过程，发现炽热、快速的紫外暂现源，并诊断恒星爆炸的早期阶段。”作者解释道。

最后，和其他巡天任务一样，UVEX将产生海量紫外数据，供研究各类天体和现象的研究者使用。这与欧洲空间局近期完成的盖亚（Gaia）任务非常相似——盖亚的数据被用于众多研究领域，并且很可能在很长时间内被持续依赖。

UVEX将把此前因太暗而看不见的东西带入视野。爆炸、恒星并合、潮汐瓦解事件等，都将比以往更清晰地被看到。这些暂现事件是宇宙中最富戏剧性的过程之一，除了稳定的巡天工作，UVEX还能迅速指向暂现事件，看着它一步步展开。

过去几年里已有若干强力望远镜升空，但UVEX是20年来第一台新的紫外望远镜，也将是第一个绘制紫外深空图的紫外任务。凭借极高的灵敏度和光谱仪，它能分辨来自遥远天体的不同波长，弄清其中存在哪些化学元素。

UVEX还将与引力波天文台形成互补。引力波是时空中的涟漪（爱因斯坦曾预言），当中子星、黑洞这类极端致密的天体并合时产生。一旦探测到引力波，警报会发给其他望远镜，后者再用射电、伽马射线等波段去观测。UVEX升空后，将补上紫外波段这一环。

“有了UVEX，我们就能在紫外光下跟进引力波事件，”UVEX团队成员、加州理工学院天文学教授、帕洛马天文台台长曼西·卡斯利瓦尔（Mansi Kasliwal）解释说。UVEX的精细光谱将揭示关于这些事件的前所未有的信息。

每一台新任务和新望远镜发射时，都有明确的目标和预期结果。但正如我们从包括强力JWST及其对早期超大质量星系的观测中不断看到的那样，每一台新望远镜也会带来一些意外。

“每次你用一个新的波长去看天空，”埃尔-巴德里说，“都会学到一些新的、意想不到的东西。”