i mer än 16 år, från och med lanseringen 2003, har Spitzer Space Telescope, som kommer att upphöra med verksamheten i slutet av denna månad, gett oss en aldrig tidigare skådad syn på universum vid infraröda våglängder, osynliga för det mänskliga ögat. Spitzers utforskningar-som beskrivs i över 8 600 refereegranskade artiklar, dussintals doktorsavhandlingar, otaliga konferensabstrakter och samtal och flera böcker—sträcker sig från att bestämma storleken på asteroider nära jorden för att mäta massan och åldern av stjärnorna i de mest avlägsna galaxerna. Spitzer har haft en stor inverkan på inte mindre än fem stora områden av astronomisk forskning:
Solsystemstudier. Höjdpunkter i Spitzers studier av vårt eget solsystem inkluderar upptäckten av en enorm, tidigare okänd dammring som kretsar kring Saturnus och bestämning av dammens sammansättning som kastas ut från kometen Tempel i efter Deep Impact rymdfarkosten skickade en projektil för att krascha in i den. Dessa kometiska mätningar är ett av många Spitzer—resultat som etablerade viktiga kopplingar mellan solsystemets egenskaper och exoplanetära system-som själva också har studerats omfattande av Spitzer.
bildandet av stjärnor och planetsystem. Spitzer-observationer har visat att när en stjärna bildas går en betydande mängd materia in i bildandet av en skiva som kretsar kring den. Spitzer har observerat de första stadierna av planetbildning när det ultrafina kosmiska dammet i skivan börjar samlas i större kroppar och initierar en kaskad som ofta leder till bildandet av planeter. Dessa tidiga stadier av planetbildning är väl på gång bara några miljoner år efter kollapsen av ett tätt interstellärt moln utlöser stjärnbildningsprocessen—ett relativt ögonblick i kosmiska termer.
exoplaneter. Även när Spitzer-uppdraget utvecklades fastställde studier från markbaserade teleskop och framför allt från NASAs Kepler rymdfarkoster att många solstjärnor är värd för planetariska system, som ofta innehåller planeter som inte är mer än dubbelt så stora som jorden. Spitzer har blivit en pelare i vetenskapssamhällets aggressiva och insiktsfulla studie av dessa exoplaneter. Spitzer fastställde att av tre av sju jordstora planeter som kretsar kring den närliggande svaga röda stjärnan som kallas Trappist – 1 ligger i eller nära den beboeliga zonen—regionen runt stjärnan där vatten skulle vara flytande på planets yta, vilket tros vara nödvändigt för bildandet av liv som vi känner det.
Spitzer har också kartlagt variationen i en Planets temperatur runt dess omkrets och hittat bevis för atmosfäriska vindar med hastigheter på tusentals kilometer i timmen i flera fall. Det är fantastiskt för mig att Spitzers mätningar tillåter mig att skriva med viss visshet om temperaturfördelningen på ytan av en planet som kretsar kring en stjärna som ligger cirka 65 ljusår från jorden.
avlägsna galaxer. Spitzer har undersökt stora delar av både Vintergatan och universum bortom. En sådan undersökning, samordnad med Rymdteleskopet Hubble, ledde till identifieringen av den mest avlägsna galaxen som hittills hittats. Spitzer och Hubble ser det som det inte var långt efter big bang, som inträffade för cirka 13, 8 miljarder år sedan. Förekomsten av massiva galaxer som denna så tidigt i universums utveckling utmanar vår förståelse för hur galaxer bildas och ställer frågor som kommer att behandlas av NASAs kommande James Webb Space Telescope, som ska lanseras 2021.
tillväxten av stjärnor och galaxer. Universum uppstod från big bang som en varm soppa av väte-och heliumatomer, vilket hjälper oss att förstå varför galaxer som de som beskrivits ovan var få och långt över 13.5 miljarder år sedan. De är dock vanliga idag, vilket beror på att antalet stjärnor i universum har ökat över tiden när galaxer bildades och växte och när mer och mer av materialet de innehöll kollapsade för att bilda stjärnor. Spitzer kan unikt mäta denna tillväxt över kosmisk tid och finna att antalet stjärnor växte snabbt under de första fyra miljarder åren av universums liv men har ökat i en långsammare takt nyligen.
kredit: NASA Wikimedia
lika kraftfulla som dessa vetenskapliga resultat är de dock bara en del av Spitzers arv. Andra områden där arvet har varit och kommer att vara av stor betydelse inkluderar följande:
de stora observatorierna. Konceptet Great Observatories, som utarbetades 1985 av NASA och det vetenskapliga samfundet, förutsåg fyra kraftfulla rymdteleskop som täckte hela det elektromagnetiska spektrumet i våglängder kortare än radiovågor, som arbetar samtidigt. Spitzer, ursprungligen känd som Space Infrared Telescope Facility (SIRTF), var en chartermedlem i denna elitgrupp och gick med i Compton Gamma Ray Observatory, Hubble Space Telescope och Advanced X-Ray Astrophysics Facility (AXAF), nu känd som Chandra X-Ray Observatory. Slutförandet av de stora observatorierna med lanseringen av SIRTF 2003 är en underfirad milstolpe i utforskningen av universum, vilket representerar förverkligandet av en vision om 20 år i skapandet. Den synergistiska vetenskapen hos dessa kraftfulla observatorier har haft mycket större inverkan än vi kunde ha föreställt oss när detta program formulerades.
inget uppdrag är en ö. Spitzers observationer har förbättrat den vetenskapliga återkomsten inte bara från andra NASA-uppdrag utan också från markbaserade instrument. Spitzer och Hubble har till exempel gått samman för att bestämma egenskaperna hos de mest avlägsna kända galaxerna, och mycket närmare hemmet har också starkt begränsat egenskaperna hos exoplanetatmosfärer. Spitzer studerar till och med nu exoplaneter identifierade av den nyligen lanserade Transiting Exoplanet Survey Satellite för att bestämma temperaturerna i dessa nyupptäckta världar. Slutligen har Spitzer observerat efterdyningarna av en anmärkningsvärd neutronstjärnkoalescenshändelse upptäckt av gravitationsvågobservatorier och verifierade modeller för syntes av sällsynta jordartsmetaller i neutronrika skräp av denna katastrofala händelse.
ställa in tabellen för framtida uppdrag. NASAs IRA och Europeiska rymdorganisationens (ESA) ISO hjälpte till att lägga grunden för Spitzer; Spitzer förbereder i sin tur vägen för framtida NASA-uppdrag. Mest anmärkningsvärt bland dessa är det efterlängtade James Webb Telescope (JWST), som kommer att täcka några av samma våglängder som studerats av Spitzer men med mycket högre känslighet och spektral och rumslig upplösning. Spitzer förbereder också marken för andra kommande NASA-uppdrag, särskilt Euclid (ett gemensamt uppdrag med ESA) och Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST). I båda fallen kommer Spitzers omfattande extragalaktiska undersökningar att ge en infraröd motsvarighet till de breda optiska/nära infraröda undersökningarna Euclid och WFIRST kommer att genomföra
Spitzer har också banat väg för tekniska framsteg som förbereder vägen för framtida uppdrag. Mest anmärkningsvärt bland dessa är Spitzers omfattande användning av radiativ kylning—utstrålande värme i rymdens svarthet—för att uppnå och bibehålla temperaturer långt under 50 Kelvin, som tidigare uppnåddes med användning av lagrade kryogener eller mekaniska kylare. Framtida uppdrag, framför allt JWST och även SPHEREx Explorer som nu är under utveckling vid JPL, kan nu skapa en baslinje för strålningskylning med mycket mer säkerhet och förtroende än vad som tidigare var möjligt.
fånga allmänhetens fantasi. Som det är fallet med många andra NASA-uppdrag har de mest spännande och tillgängliga resultaten från Spitzer spridits allmänt till allmänheten. Dess mest anmärkningsvärda resultat, analysen av planeterna som kretsar kring Trappist-1, skapade mer än 17 000 tryckta och onlineartiklar; presskonferensen som meddelade resultatet sågs nästan fem miljoner gånger, och berättelsen fick mer än 3, 2 miljarder icke-unika vyer över internet.
en stor mänsklig prestation. Det finns en mänsklig sida till Spitzer som förtjänar särskild tonvikt. Tusentals människor arbetade med Spitzer före och efter lanseringen, förberedde och underhöll detta kraftfulla observatorium och underlättade dess användning av en stor och kraftfull gemenskap av astronomer. Alla dessa människor borde känna stolthet över vad de har åstadkommit, eftersom Spitzers framgång är direkt spårbar till deras skicklighet, uppfinningsrikedom och engagemang. Den tekniskt komplexa och innovativa Spitzer-anläggningen visar vad en grupp skickliga och motiverade människor, ordentligt stödda och bemyndigade, kan åstadkomma. Jag känner att Spitzer är ett monument över den mänskliga andens kraft. Vi bör vägledas av denna viktiga del av Spitzers arv, som gäller inom alla områden av mänsklig strävan, när vi navigerar i havet av problem som vi står inför.
Vad är nästa? Slutet på Spitzers observationer Detta är inte slutet på Spitzer, eftersom alla data från uppdraget arkiveras och är tillgängliga från IRSA-anläggningen på Caltech. Läsare ivriga att lära sig mer om Spitzer kanske vill ta en titt på boken jag medförfattare med Peter Eisenhardt: fler saker i himlen: hur infraröd Astronomi expanderar vår syn på universum, publicerad av Princeton University Press.
