臺北市立天文科學教育館

天文學家多年來一直在探討一個問題：宇宙的黑暗到底有多黑？如果你在深空中舉起手，宇宙中會有多少光照射在它上面？

宇宙中充滿了來自無數背景星系的殘餘光。這些背景光如果沒有仔細研究其來源，可能會在天文觀測時帶來困擾。最近，天文學家藉助 NASA 的「新視野號」探測器，利用其遠離地球的位置，解答了這一長期懸而未決的問題，並進行了迄今最精確且直接的宇宙光測量。新視野號目前距離地球超過73億公里，已經幾乎飛至太陽系邊緣，足夠遠離太陽系內背景塵埃的光污染。這讓探測器能夠測量看似漆黑的深空黑暗，提供了現有儀器可觀測到的最黑暗天空，並從這個獨特的位置測量遙遠宇宙的總體亮度。新視野號成功完成了對可見光的全面測量，這一結果發表於《天體物理學期刊》（Postman et al. 2024）。

宇宙背景輻射自1960年代以來一直困擾著科學家。當時，天文學家 Arno Penzias 和 Robert Wilson 發現了充斥整個宇宙的微波背景輻射，這是宇宙誕生後留下的遺跡，並因此獲得了諾貝爾獎。隨後，天文學家又發現了遍布天空的 X 射線、伽瑪射線和紅外背景輻射，可見光也不例外。然而，從地球或太陽系內任何地方測量宇宙的總可見光量非常困難。過去多次嘗試直接測量可見光，但在太陽系內部，太陽光和行星際塵埃反射的光會形成一層類似朦朧的霧氣，遮蔽了來自遙遠宇宙的微弱光線。

隨著新視野號抵達近太陽系邊緣，研究人員利用其遠距離位置測量宇宙可見光。經過校準和修正，他們發現「剩餘的可見光」與理論上星系在過去126億年中產生的光量完全吻合。這表明我們接收到的絕大部分可見光來自於星系，並未發現來自未知光源的額外光量。除了星系之外，我們只觀察到了黑暗，沒有其他光源的跡象。這項研究對基本宇宙學的理解具有重大貢獻，而這也只有像新視野號這樣遠離地球的探測器才能做到。

新視野號於2006年1月發射，主要任務為探測冥王星，並成功的於2015年進行冥王星飛掠。第一期擴展任務為探測小行星，於2019年飛掠小行星Arrokoth（編號486958）。新視野號於2022年10月進入第二期擴展任務，目的即爲尋找更多古柏帶天體，目前預估有足夠的能源，可在超過100個天文單位的距離之外持續運行到2040年代。作為唯一在古柏帶中運行並收集新資訊的太空船，新視野號有更多機會了解古柏帶天體、塵埃來源和天體帶的擴張。預計在那樣遠的距離，新視野號甚至可能記錄太空船離開太陽圈，進入由星際介質主導塵埃環境的區域的過程。（編譯 / 段皓元）

圖說：NASA「新視野號」探測器在深空背景下的藝術想像圖。Credits: NASA, APL, SwRI, Serge Brunier (ESO), Marc Postman (STScI), Dan Durda

資料來源：NASA