美国宇航局（NASA）近日宣布，其SPHEREx探测器成功完成了一项里程碑式的任务——绘制出人类历史上最精细的宇宙全天红外图谱。这张由102种不同红外波段交织而成的“宇宙画卷”，不仅展现了恒星、星系、高温气体和尘埃的分布，还为研究宇宙演化提供了前所未有的数据支持。
SPHEREx全称为“宇宙历史、再电离时期和冰层探测器”（Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer），于2025年3月发射升空。其核心任务包括研究宇宙140亿年的演化历程、追踪第一批恒星的形成过程（即“再电离时期”），以及探测生命必需的水冰和有机分子。与传统的可见光观测不同，SPHEREx专注于捕捉人眼无法感知的红外线，通过分析这些波段，科学家能够揭示宇宙中隐藏的物质和能量。
这张全天图谱的独特之处在于其丰富的色彩层次。SPHEREx配备了6个高性能探测器，每个探测器都搭载了特制的线性渐变滤光片，可将光线分解为17个色阶。因此，每张拍摄的图像都包含102种颜色的光谱信息，相当于为宇宙绘制了一幅“红外指纹图”。例如，图像中蓝色和绿色区域主要代表恒星发出的光，红色区域则对应宇宙尘埃，而高温氢气则呈现为深蓝色。这些物质在可见光下几乎不可见，但在红外波段却清晰可见，为研究星系形成和恒星诞生提供了关键线索。
为了高效完成这一任务，SPHEREx以惊人的速度运行。它每天绕地球飞行约14.5圈，24小时内拍摄约3600张照片，仅用6个月就完成了首轮全天扫描。其超宽视场设计使其能够像扫描仪一样逐层覆盖天空，确保没有遗漏任何区域。按照计划，在为期两年的主要任务期内，SPHEREx还将绘制三张同样精细的全天地图，进一步丰富科学家对宇宙结构的理解。
SPHEREx的数据不仅能帮助科学家构建包含数亿个星系的3D宇宙模型，还可能为“宇宙暴胀”理论提供关键证据。暴胀是指宇宙在大爆炸后不到一秒的时间内发生的极速膨胀现象，通过分析红外数据中的微小波动，人类或许能窥探到宇宙诞生之初的瞬间。SPHEREx对星际尘埃和高温气体的观测，也有助于理解行星和恒星的形成机制，为寻找地外生命提供新方向。
这一成就的背后，是SPHEREx独特的硬件设计。此前虽有探测器对全天进行过扫描，但从未有人能解析出如此丰富的色彩信息。SPHEREx的6个探测器与滤光片的组合，使其能够同时捕捉多个波段的光，大大提高了数据采集效率。这种设计不仅为当前任务奠定了基础，也为未来红外天文学的发展提供了新思路。
