美国宇航局的下一台用于观测紫外线天空的太空望远镜上印有奥地利科学技术研究所 (ISTA) 天文学家的指纹。助理教授 Ylva Götberg 参与了一项大型国际合作，该合作将研究星系和恒星的演化方式，并创建整个天空的社区资源数据集。Götberg 讨论了新望远镜背后的科学原理以及 ISTA 不断发展的天文学领域。

深度绘制夜空中炙热恒星的地图

和往常一样，奥地利科学技术研究所 (ISTA) 校园里忙碌不已。研究人员在实验和模拟之间开会讨论，滴答作响的时钟提醒着我们下一个发现可能就在眼前。但这一天不同寻常。

此前不久，NASA 宣布，由加州理工学院研究人员领导的大型国际合作项目UVEX(紫外线探测器)新太空望远镜将于 2030 年发射，用于勘测整个天空中的紫外线。助理教授 Ylva Götberg 是加入 ISTA 的首批天文学家之一，她从开发新望远镜科学案例的最初阶段就参与其中。

她难掩激动的心情，“在 NASA 评估选择获胜方案的一年里，我们的项目与另一个太空望远镜项目并列。我们很高兴 UVEX 被选中。”作为 NASA 的下一个“天体物理学中级探索者”任务之一，UVEX 将填补紫外望远镜长期以来的空白。

热恒星、星系和过去的紫外线任务

“紫外线波长范围是恒星天体物理学的光谱范围，”剥离双星专家 Götberg 说。恒星在诞生或死亡时会达到极端温度——约为太阳温度的 20 倍——并通过其高能紫外线辐射达到新的峰值。因此，紫外线测量对于研究热恒星的温度、成分和演化至关重要。

“然而，大约 20 年来，我们一直极度缺乏广泛的紫外线数据，”Götberg 指出。“这就像我们在观察太空时一只眼睛失明一样。”这种部分“失明”的原因很复杂。

幸运的是，对于地球上的生命来说，我们的大气层可以过滤掉大部分紫外线，但这也意味着天文学中的紫外线测量必须在太空中进行。最近测量紫外线波长的主要太空望远镜包括哈勃太空望远镜(自 1990 年以来运行的 NASA 和 ESA 的旗舰望远镜之一)和远紫外光谱探测器 (FUSE)。FUSE 在 1999 年至 2007 年间运行，其远紫外测量能力补充了哈勃的近紫外测量能力。

另一个重要的紫外线观测站是国际紫外线探测器 (IUE)，该探测器于 1978 年至 1996 年间运行。然而，现年 34 岁的哈勃望远镜在指向其目标时遇到的技术困难越来越多。因此，今年 6 月，NASA 宣布改变哈勃望远镜的运行模式，以确保它能够继续在 2030 年代观测天空。

另一方面，詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST)、欧空局的欧几里得望远镜和美国宇航局的南希·格雷斯·罗曼太空望远镜(计划于 2027 年发射)等大型新望远镜都专注于红外区域，而不是紫外线。因此，美国宇航局已经认识到，现在是时候开展一项新的、广泛的紫外线任务，例如 UVEX，并决定弥补这种部分“失明”。

自 30 多年前哈勃发射以来，光学领域取得了巨大的技术进步。此外，哈勃有限的远紫外能力和较长的曝光时间使其无法“看到”微弱的紫外线源。

“UVEX 将在近紫外和远紫外范围内进行测量，并且比哈勃望远镜接收更多的光线。因此，UVEX 将使我们能够在相同的曝光时间内观察到更暗的物体，”Götberg 说道。

在天体物理学中，望远镜探测到的物体越暗，数据集就越“深”。通过长期全天巡天，UVEX 将绘制夜空中最暗的紫外线发射物体的地图。因此，它将创建一个全面、同质、“深”紫外线数据集。完成后，该数据集将作为社区资源，供天文学家未来研究使用。

Götberg 补充道：“紫外线区域的深度测绘对于热恒星尤其重要，因为它们并不总是最亮的。”对于她的团队在 ISTA 的工作来说，最重要的是，UVEX 将能够绘制整个质量范围的氦星，即被伴星剥离氢包层的热致密双星。

揭开恒星爆炸的秘密

除了绘制最暗淡的热恒星的图像外，UVEX 还能研究恒星风、大质量恒星的演化和恒星爆炸。这尤其有趣，因为恒星的核心是元素工厂。虽然恒星风会导致质量损失并影响恒星的演化，但最终的命运取决于恒星的大规模爆炸和死亡。

当恒星爆炸时，它会损失大量质量，同时用新元素“丰富”环境。这些元素(例如氧气)最终对于我们所知的生命至关重要。例如，天体物理学家普遍认为我们的太阳是第三代恒星，包含源自早期恒星爆炸的物质。

借助 UVEX，Götberg 和其他天文学家将通过剖析整个宇宙中恒星爆炸的特性，对大规模质量损失获得新的见解。“我对这台望远镜特别兴奋，因为它将使我们能够开发新的观测技术并设计新的策略来应对理论预测，”Götberg 说。

在 ISTA 研究大质量恒星的演化

戈特伯格研究了银河系附近两个研究较为深入的星系中双星的演化。天体物理学家认为双星的演化分为两个阶段：质量转移之前和之后。虽然利用现有技术可以轻松预测相互作用之前恒星的特性，但 UVEX 将允许戈特伯格比较相互作用之前和之后的精确观测结果。

她说：“UVEX 正在打开一扇关闭了约 20 年的窗户，一扇观察大质量恒星演化的窗户。”IUE 和 FUSE 的当之无愧的继任者将在 2030 年征服太空，并将 ISTA 及其天文学家的足迹送入轨道多年。

“对于 ISTA 的年轻天文学领域来说，这是一个激动人心的时刻，”Götberg 总结道。