SPHEREx發布首張紅外線全天圖譜 揭示宇宙起源與生命要素

美國國家航空暨太空總署（NASA）的「宇宙歷史、再電離紀元及冰層探索光譜光度計」（SPHEREx）太空望遠鏡，已於2025年3月正式啟航，旨在利用光學與近紅外光譜探索宇宙奧秘。在經過數月的密集觀測後，該任務於2025年12月18日成功釋出首份涵蓋整個天空的紅外線全天圖譜，該圖譜橫跨102個不同的波長，展現了人眼不可見的宇宙資訊。

SPHEREx的設計理念是補足傳統望遠鏡在廣域巡天與多色分析上的限制。詹姆斯·韋伯太空望遠鏡雖然光譜分析能力強，但其視場範圍僅為SPHEREx的數千分之一，而SPHEREx的寬廣視野與多色探測能力結合，使其在全天測繪上獨樹一幟。這項耗資約4.88億美元的任務，其核心在於利用六個配備特殊濾光片的探測器，將收集到的光線分解成102個獨立的波長層次，每張全天圖實際上是由這102個顏色圖層疊加而成。SPHEREx的專案經理Beth Fabinsky將其多色偵測系統比喻為螳螂蝦的視覺能力，突顯其複雜性與精確性。

圖譜的視覺化處理，將不可見的紅外波長轉譯為可識別的顏色：高溫氫氣以藍色呈現，宇宙塵埃則以紅色顯現，而恆星則以綠色、藍色和白色來標示。觀測始於2025年5月，團隊在短短六個月內，透過每日約3,600張影像的累積，完成了首個全景拼接圖像，這項成就令NASA總部天體物理學部主任Shawn Domagal-Goldman深感其數據的巨大價值。

SPHEREx的科學目標宏大，它將透過測量所觀測星系的距離，建立宇宙首張三維距離圖，並深入探究宇宙大爆炸後極短時間內發生的「宇宙暴脹」現象對星系空間分佈的影響。該望遠鏡的設計，包括其獨特的「擴音器」外觀和被動冷卻系統，確保了儀器在約攝氏零下210度的極低溫下穩定運行，以避免自身紅外輻射干擾觀測。

該任務的預計主要任務期為兩年，期間計畫對整個天空進行三次額外的掃描，以疊加數據，進一步提升測量靈敏度，從而獲得關於大爆炸後初期事件的更清晰線索。此外，SPHEREx也肩負著在銀河系分子雲中尋找水（H₂O）和二氧化碳（CO₂）等構成生命關鍵物質冰凍形態的使命，這些物質被認為是行星形成過程中水資源的起源地。

此項任務的運行由NASA的噴射推進實驗室（JPL）負責，其首批收集到的數據集已透過加州理工學院（Caltech）的NASA/IPAC紅外科學檔案館（IRSA）向公眾開放，為全球科學界提供了寶貴的研究基礎。SPHEREx的成功，延續了如NASA WISE等前代巡天任務的基礎，並在觀測顏色數量與視野廣度上實現了超越，預示著未來在天體物理學和行星科學領域的持續突破。