SPHEREx任务发布首份红外全天图谱 揭示宇宙演化与生命起源线索

美国国家航空航天局（NASA）的“宇宙历史、再电离纪元及冰层探索光谱光度计”（SPHEREx）任务，已于2025年3月成功发射升空，旨在利用光学和近红外光对宇宙进行普查。该任务于2025年12月18日公布了其首份覆盖整个天空的红外全天图谱，该图谱横跨102个波长，标志着天文学数据收集能力的一次重要进展。

SPHEREx的核心科学目标是解开宇宙大爆炸后极早期物理过程如何塑造了今日的星系空间分布这一宇宙学谜题。在为期两年的主要任务期间，该任务计划对超过4.5亿个星系和1亿颗银河系恒星进行系统性观测。其独特之处在于多色探测能力，利用六个配备特殊滤光片的探测器，将收集到的光线分离成102个不同的波长通道，数据丰富度超越了以往的巡天项目。

这份首次发布的102色全天图谱，通过色彩编码清晰描绘了宇宙结构：高温氢气被映射为蓝色，星际尘埃呈现红色，恒星则以绿色、蓝色和白色等色调显现。任务的观测工作始于2025年5月，通过每日捕获约3,600张图像，历经约六个月时间完成了此次全景拼接图像。NASA总部天体物理学部主任肖恩·多玛加尔-戈德曼肯定了在短短六个月内收集信息的巨大科学潜力。

SPHEREx的工程设计要求仪器在约零下210摄氏度的极端低温下运行，以抑制自身热辐射干扰，这主要通过被动式冷却系统和三个锥形光子屏蔽罩实现，后者赋予了望远镜独特的“扩音器”外观。任务的首席项目经理贝丝·法宾斯基曾将这种复杂的多色检测系统比作螳螂虾的视觉结构。望远镜的20厘米口径主镜和其在约700公里高度的太阳同步低地球轨道运行，确保了其广阔的视场，与詹姆斯·韦伯太空望远镜等高分辨率小视场设备形成互补。

通过对这些多光谱数据的分析，SPHEREx不仅能追溯宇宙近140亿年的星系演化历程，还将致力于通过精确测量所观测星系的距离，构建首个宇宙三维距离图。此外，任务的另一重要支柱是探索生命的关键组成部分，它将专门搜寻水冰、二氧化碳等分子在分子云中的冻结状态，这些物质是恒星和行星形成的“摇篮”中的重要物质。SPHEREx计划在后续阶段再进行三次全天扫描，以提高测量灵敏度。该项目的总预算预估约为4.88亿美元，首批数据集已通过加州理工学院的NASA/IPAC红外科学档案馆（IRSA）向公众开放。

SPHEREx的运行管理由NASA位于加利福尼亚州的喷气推进实验室（JPL）负责，科学分析则汇集了来自美国、韩国和台湾等地的国际合作团队。