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1 Credit: Michael Hauser (Space Telescope Science Institute), the COBE/DIRBE Science Team, and NASA) |
2 Credit: Michael Hauser (Space Telescope Science Institute), the COBE/DIRBE Science Team, and NASA) |
3 Credit: Michael Hauser (Space Telescope Science Institute), the COBE/DIRBE Science Team, and NASA) |
Space Observers H.K. |
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對於微波背景輻射，也許大家已相當熟悉，可是，最近天文學家首次確認了橫跨整個天空的紅外背景輻射。對於遙遠的星空，很多星光是看不到的，可是卻可以利用紅外觀測，透露出初期宇宙的狀況，使天文學家可以修正大爆炸後恆星及星系的誕生及演化模型。
天文學家把首次確認橫跨整個天空，由天地初開時所有恆星把塵埃加熱而發亮的紅外背景。
對於科家來說，這些「輻射化石」的發現如把睡房燈關上般，祇看到發亮的牆壁、地板及天花一樣。
披露真情的紅外輻射把宇宙間所有恆星的總放射量推到某一極限，天文學家認為可以大大的修正大爆炸後恆星及星系的誕生及演化模型。
現時的發現揭露了宇宙間令人詫異的星光量，以目前的光學望遠鏡根本不能直接看到。也許這些恆星躲藏在塵埃背後，也有可能過於暗淡，又或者過於遙遠。
ＣＯＢＥ（「宇宙背景開拓者」，Cosmic Background Explorer）在一九八九年升空，經過多年細緻地分析上面的ＤＩＲＢＥ（「漫射紅外背景實驗」，Diffuse Infrared Background Experiment）資料而獲得上述的結果。過程中所遇到的困難是在強烈的噪音下記錄微弱的信號，一如在充滿談話聲、音樂、及其他噪聲下的熱鬧商場中聆聽微弱的背景嗡嗡聲或哼聲。
ＤＩＲＢＥ計劃的主責研究員，馬利蘭州巴爾的摩市太空望遠鏡科學院的邁克爾．夏沙在會議中報告了上述發現。
這項發現暗示了縱使在當前的超敏銳的可見光探測中，例如ＨＤＦ，於遙遠的宇宙角落裡，仍然有很多星光掉進了「罅隙」中而不為所見。
其中一個可能是宇宙實在太多塵埃了，很多恆星被塵埃所包圍，或者說是很多恆星是從活躍的早期宇宙出生，卻在大型望遠鏡所看到之前的更早期已經暗淡下來。
不管是哪個景像，躲藏在塵埃背後的恆星確被把它埋藏的塵埃所揭發──塵埃把星光吸收，再以紅外波段輻射出去，所以在紅外背景中，造成了永久「烙印」。
在ＣＯＢＥ上的另外兩部儀器也曾記錄了大爆炸的精確的光譜及詳盡的微波背輻射（一九六零年代首次被發現）圖。
不同於宇宙微波背景輻射，它在毫米波段把字宙每個角落也照亮，而紅外背景受到鄰近的紅外輻射所影響，包括太陽系內的塵埃、銀河系中的恆星及星際塵埃，對地面儀器來說，還有地球大氣的輻射及儀器本身。ＣＯＢＥ計劃為了免除後面兩項障礙，它就在太空中利用一枝小型望遠鏡進行觀測，而有關儀器則處於祇有若干Ｋ（接近絕對溫度零度）的低溫條件。
在一九八九年十二月至一九九零年九月的十個月間，ＣＯＢＥ科學小組利用ＤＩＲＢＥ為可見的半邊天進行掃描，每星期一次，同時包括了十個波段，由一微米至二百四十微米。
天文學家隨即將有關資料塑造模型，及扣除包括太陽系、銀河系的恆星及銀河系中的巨大冷凍塵埃雲等前景天體所造成的紅外干擾。
太陽系中的塵埃算是較易辨認，因為隨著地球的運行，亮度每周都在變化；銀河系的星際塵埃也因為它本身的結構不同，在天空中造成不同的形態，所以都可以分辨出來；在銀河系不同的位置，不同的恆星類別有不同的數量，自然也可以將恆星光移除。
當天文學家從全天紅外圖中扣除所有上述的紅外射線干擾後，在二百四十及一百四十微米波段中找到了殘留下來的紅外背景──大約於銀河系南北兩極附近的「窗口」，在那兒可以有一個相對地較清晰的空間，可以往百億光年外的空間窺探。
天文學家的下一項探測任務是在新的空間計劃（例如太空紅外望遠鏡設備、廣角紅外開拓者、下一代太空望遠鏡及遠紅外太空望遠鏡等）中以紅外望遠鏡偵測早期恆星及星系的形成。天文學家更希望可以利用飛往太陽系深處的儀器，扣除太陽系中行星際塵埃的干擾，進行更多的紅外背景測量，
附圖（圖一）包括了三張全天紅外輻射圖。上面兩張是六十、一百及二百四十微米波段的合成圖，三個波段分別呈藍色、綠色及紅色。最下一張是把太陽系及銀河系前景光線移除後的二百四十微米圖。
上圖 銀河系中心相當於圖像中心，橫跨全天中段的、光亮的橙黃色線、線上線下的紅色及藍色的Ｓ分別是由銀道面的星際塵埃、星際雲中的塵埃及太陽系的行星際塵埃所造成。
中圖 除去太陽系塵埃影響後的圖像，明顯地看到銀河系的星際塵埃，右下方的兩個光亮物體是大小麥哲倫雲。
下圖 把太陽系及銀河系的紅外輻射干擾移除後的宇宙紅外背景圖。
圖二及圖三 ＣＯＢＥ及ＤＩＲＢＥ工作示意圖。
Credit: Michael Hauser (Space Telescope Science Institute), the COBE/DIRBE Science Team, and NASA)
一顆表面平凡的二等恆星──仙后座γ，內裡卻蘊藏著無限的疑問。於一百多年前被發現擁有強烈的氫發射譜線，使它成為第一顆Ｂ型發射星。二十多年前，它又被發現擁有強烈的Ｘ射線。直至現在，天文學家已對它的特性稍有眉目，可是隨之而來卻是更多的疑團。
天文學家同時利用太空望遠鏡所進行的紫外及紅外觀測可能可以解決一個二十年來的懸案，也可能發現一類新的Ｘ射線恆星。
目標是距離我們六百光年，位於拱極星座仙后座Ｗ的中間點的二等星──一顆外形平靜的Ｘ射線變星，后座γ，中名「策」。爆發時，它往外太空噴發出一億Ｋ的耀斑，比太陽所爆發出的典型耀斑還要高溫十倍。
於第一百九十一屆美國天文學會會議中，馬利蘭州巴爾的摩市太空望遠鏡科學院的邁倫．史密夫發表了上述結果，該小組成員還有李察．魯賓遜及魯賓．科貝（格蘭貝爾的哥達德空間飛行中心）。
小組指出，九六年三月，哈勃太空望遠鏡及「Rossi Ｘ射線同步開拓者」於熱星仙后γ同步地觀測了一整天，目的是嘗試瞭解它如此光亮的因由及Ｘ射線的變化根源。很令他們驚訝的是：Ｘ射線竟極有可能是來自極度熾熱的外層耀斑，根本完全無從預測，也完全不是預期的結果。
一八六零年代，一位意大利教士，西馳神父發現仙后座γ光譜中強烈的氫發射譜線，這次發現使策成為第一顆Ｂ型發射星（"B-emission" (Be) stars），這類恆星比太陽更為熾熱，質量比太陽大好幾倍，也隨時間不斷的發生不能解釋的物質噴發現象。
二十年前，天文學家發現了它發出極光亮的Ｘ射線，可是還未有任何合理的解釋。
大部分Ｂ型發射星與其他熱星相差不大，祇是放射出暗淡的Ｘ射線，可是仙后γ卻與眾不同，它的Ｘ射線是來自高達一億Ｋ的熾熱氣體。如太陽及其他低質量「冷星」（"Cool" stars ）的Ｘ射線耀斑般，在短短的幾秒間，它的Ｘ射線放射也有起落變化。
對於這個現象，過往認為這是氣體從恆星流向其高密度伴星（例如中子星）時所產生的能量。可是，經過多次研究還是沒有任何證據證明策擁有伴星。
由ＨＳＴ及Ｘ射線對仙后γ的同步觀測發現，變化較慢的Ｘ射線與紫外射線變化竟相吻合。與以往的Ｘ射緞觀測比較後，Ｘ射線的光變周期被定為二十七小時。同時，ＨＳＴ也發現爆發的波瓣是在恆星的高空，它們都也與磁耀斑信號相符。
隨後，經ＨＳＴ的二十七小時周期觀測而得到更多證據。另外，兩個月後，這個二十七小時周期又經ＩＵＥ國際紫外開拓者衛星的紫外觀測所證實。由於二十七小時與恆星的自轉周期相吻合，所以史密夫與及其同事都相信Ｘ射線是來自恆星表面。
雖然對於太陽而言，那些相對地較低溫的耀斑是十分普通，但在Ｂ型發射星中出現卻使人詫異。太陽的耀斑是由內部磁場纏結而引致強烈的色球爆發。
在巨大恆星理論中，它們應該不會產生這些如此磁場，所以到目前為止，引發Ｘ射線放射的正確機制還未清晰。
不管那些未知素，在天文界中並沒有甚麼是獨特的，祇要在這裡有一顆特異恆星，那麼在其他空間也會有更多這類恆星，甚至可能是全新一類的Ｘ射線變星。新一代的Ｘ射線衛星也很可能發現另一類，類似仙后座γ般的，較暗淡的Ｂ型發射星。
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