詹姆斯・韦伯太空望远镜放出的第一批照片,可能拍到了宇宙诞生初期的星光?

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詹姆斯・韦伯太空望远镜

要说这几天天文界最大的新闻,就是詹姆斯・韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope)公布了他们拍摄的首批照片,除了看了一张又一张绝美的照片之余,这些照片对我们来说有什么关系呢?我们真的有必要打造一个价值100亿美元的天文望远镜来见证这一切吗?今天小编尝试汇整各方看到的资料和科普,来尝试回答大家的疑问。

开始前可以先到这个报导看看詹姆斯・韦伯太空望远镜首批公布的5张照片以及它们的解说哦!

起源——比预计晚了十多年的发射计划?

詹姆斯・韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope)是美国国家航空航天局(NASA)、加拿大太空局(CSA)、欧洲空间局(ESA)的一个共用计划,目的是在哈勃空间望远镜后发射一个性能更强的太空望远镜持续观测宇宙。

这项计划早在1980年代就开始讨论,在1990年初期开始认真的计划,原本最早计划在2007年就发射,但因为各项预算、规划等问题一直延期到2021年的圣诞节——也就是美国东部时间12月25日7时20分发射,这整个望远镜的预算为100亿美元。

这整个望远镜的重量为6.2吨,仅有哈勃空间望远镜的一半,为了保持低温以便能在太阳、地球与月球红外辐射中运作持续运作,配备了五层遮光罩、上方有个直径6.5米的镀金铍制反射镜,由18块6变形的镜片组成,之所以是金黄色的,是因为黄金图层能提供红外线反射性和耐用性,机身具有两对火箭发射机、中央计算、通讯和存储部件等。

詹姆斯.韦伯天文望远镜目前位于离地球150万千米的距离,在第二拉格朗日点上,那里的重力相对稳定,可以更稳定的进行观测,不需要频繁的调整位置,但它也不能像哈勃太空望远镜那样因为位置相对接近(仅离地表600公里)而可以派人手动维修。目前估算是能进行十年的观测任务,但很有可能会因为彗星撞击等因素而提前下岗。

詹姆斯・韦伯太空望远镜的运作原理——从收光到计算

詹姆斯.韦伯天文望远镜的主要目的便是带来比哈勃空间望远镜还要强大的观测性能,号称强大了100倍,主要的原因来自比哈勃大6倍的主镜,有着更大的收光区域,让更多遥远星系的光能被接收进来,从上述的GIF图可以更直观的看到,首先是透过镜片反射,最终接收这些反射出来的光学信息来合成照片。

接下来就是中红外设备(Mid-Infrared Instrument ,MIRI)以及近红外相机,红外技术可以捕捉到宇宙中的尘埃,同时近红外光谱仪(Near-Infrared Spectrograph)最多还能同时拍摄到150个天体的光谱,相对之下,哈勃空间望远镜主要是观测紫外光和可见光,能接收到的细节和信息就更少了。

上图作为哈勃望远镜以及红外视线下拍摄的画面,可以看到右边的细节明显更多,星光更为密集。

同样是右边韦伯和左边哈勃的对比可以看到哈勃能观测到更详细的天文信息。

詹姆斯.韦伯太空望远镜还有另一大优势,就是工作快速,以詹姆斯.韦伯太空望远镜公布的首张彩图(上图)来说,这耗费了12.5个小时的时间进行合成,同样的工作交给哈勃望远镜可能需要好几周的时间,这可是比之更有效率,成像照片也更高的表现。

星光是拍到了,但我们要怎么确认这些光距离我们多远呢?科学家根据这些星系光谱中的氢线、氧线甚至氖线,病根据这些线的移动成都去计算其红移,上图的线越是靠右,代表红移越大,它所在的宇宙年龄更年轻,经过推估,上图最早的星光来自131亿年前,也就是宇宙7亿年的时候。

还有许许多多的宇宙天文现象等待我们挖掘,无论是爱因斯坦环、暗物质等等,许多宇宙未解之谜都有待这个更强大的望远镜为我们解开。

在最遥远的宇宙,探究最初的秘密

说到底,为什么我们需要看到130亿光年外的星光呢?要回答这一点,我们可能需要和其他数字一起对比看一看。

根据估算,我们所居住的星球——地球的年龄大概是在45至50亿年,意味着我们从詹姆斯‧韦伯太空望远镜看到的,是远比我们人类文明、地球诞生还要更早更久远的痕迹。

但这还不是最精彩的,因为根据推算,创造一切的宇宙大爆炸距今为138亿年左右,同时第一颗行星被认为是在宇宙大爆炸后2至4亿年诞生的情况来看,詹姆斯・韦伯太空望远镜已经无比接近最早诞生的那一批行星了。

我们经历生老病史、兴盛衰亡,无数个喜悦与悲伤的时刻、千百个愤怒与痛苦的情绪,回望着过往、联想着未来,詹姆斯‧韦伯空间望远镜让我们有机会探究到一切的最初,看到最遥远的未来,最初和最近时间竟能在宏大的宇宙中交汇,我们穷极一生也难有离开母星的机会,但透过詹姆斯.韦伯空间望远镜能让我们用全新的角度,来审视一切的存在。

写到这里,小编想起“旅行者一号”曾经拍下的经典照片“暗淡蓝点”,在画面中仅有0.12像素的小小蓝点,就是地球,就是一切的浮生与喧闹,这是如此的渺小,更不用说和百亿光年外的星光以及整个宇宙空间相比,我们恐怕连一颗细沙微粒都不如。

小编不敢说这样的发现能彻底改变我们的生活,政治还是很糟糕、物价还是一涨再涨、气候变迁和国际局势就像是一团没人能挽救的烂锅,隔壁邻居的大嗓门也不会因此变得动听起来。

但如果它能让我们变得有那么多一点点的包容、那么一点点的放下傲慢,这或许就已经值得100亿美元的造价了吧?

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如果你看到这里,小编很感激你能耐着性子看到最后,也希望今天的内容对你来说有所帮助。当然,詹姆斯‧韦伯太空望远镜还有更多技术细节包含其中,请容许小编只能用尽可能简略的文字介绍大概的运作方式,更专业、更细致的技术解说,建议大家可以点击文末的参考文献去看,必然有比小编更专业的技术讲解。

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阿六

就算是咸鱼一条也该为了生活轰轰烈烈的挣扎一番

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