NASA 宣布最新遠紅外線望遠鏡 PRIMA 計畫，探索星球形成與材料之謎

恆星如何從厚重的塵埃誕生？行星水又從哪裡來？NASA 宣布新遠紅外線太空望遠鏡 PRIMA（PRobe far-Infrared Mission for Astrophysics，意為「天文物理遠紅外線探測任務」）獲選進入下階段開發，目標 2033 年發射，展開為期五年觀測。

這項任務源自天文學界 2020 年對未來十年研究方向的整體建議，規模介於小型探索任務與大型旗艦望遠鏡之間，希望補足現有設備的觀測能力。目前 PRIMA 將進行初步設計與技術開發，之後若通過確認審查，專案成本上限為 12 億美元，不含發射等費用。

宇宙許多恆星與行星的誕生場所被厚重塵埃包圍，難用可見光看清，遠紅外線卻能揭示低溫物質與隱藏的活動。PRIMA 搭載口徑 1.8 公尺的望遠鏡，觀測波長涵蓋 24~235 微米，補足韋伯等現有紅外線望遠鏡與電波望遠鏡中間的缺口。為了避免望遠鏡本身的熱輻射蓋過微弱訊號，它必須冷卻至極低溫，再以高靈敏度儀器捕捉這些來自寒冷宇宙的光。

PRIMA 想解開的謎題之一，是恆星與行星如何形成，以及它們的原料從何而來。年輕恆星周圍的氣體與塵埃，是孕育行星的材料，而其中的水與其他分子，最後會到哪裡去？PRIMA 將分析這些物質發出的光，如同辨認「指紋」找出有哪些成分、處於什麼樣的環境，幫助我們理解行星及大氣如何形成，也為地球水從何而來提供線索。它還將追蹤塵埃與重元素如何在宇宙逐漸累積，了解形成像太陽系這樣的行星系統，所需材料如何備齊。

PRIMA 也將探索另一個問題：有些星系為什麼曾經大量誕生恆星，後來卻逐漸沉寂？恆星的形成需要氣體，如果氣體被帶走，形成新恆星的原料就可能不足。活躍的中央黑洞與大量新生恆星釋放的能量，都可能把星系氣體向外推送，含分子的氣體向外流動，就稱為「分子外流」。PRIMA 將追蹤這些氣體，研究它們如何被推動，以及如何影響星系繼續形成恆星的能力。過去的遠紅外線觀測只研究過少數鄰近星系的這類現象，PRIMA 預估能將樣本擴大至數百至數千個星系，幫助我們理解星系為什麼有時充滿恆星誕生的活動，有時卻逐漸安靜。

（本文由 台北天文館 授權轉載；首圖來源：NASA / JPL-Caltech）

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