定义未来三十年天文观测方式,韦伯望远镜公布第一批震撼宇宙深空照片

定义未来三十年天文观测方式,韦伯望远镜公布第一批震撼宇宙深空照片

NASA公布了詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的首批宇宙深空图像。 五张全彩图像表明望远镜执行比预期要好,让科学家们激动不已,也让公众眼花缭乱。

韦伯望远镜是迄今为止最强大的太空天文台,其主镜直径为6.5米,而先前哈勃望远镜的主镜直径为2.4米,这使韦伯望远镜聚光能力大约是哈勃望远镜的7倍,因此有能力看到更遥远的过去。 韦伯望远镜拍摄的首批图像展示了人类之前看不见的宇宙图景,为科学家研究古代新生宇宙提供了新视角。

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另一个关键的区别是,韦伯配备了相机和其他对红外辐射敏感的仪器。 宇宙膨胀导致正常情况下的可见光逐渐拉成波长更长的红外线,人肉眼通常是观察不到的。

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但哈勃望远镜也有优势。 其执行在近地轨道上,航天员可以修理损坏或磨损的组件,或安装更强大的新仪器。 这些修修补补能延长哈勃望远镜的寿命,远超出最初设计。

本周二公布的宇宙图像和其他数据由专家们从一系列可能的来源中挑选出来,其中有星系团SMACS0723、系外行星的大气构成、南天环状星云新彩照、史蒂芬五重星系、船底座大星云,着重展示了韦伯望远镜的探测范围和功率。

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「它们一直都在那里,」马里兰州格林贝尔特NASA戈达德太空飞行中心天体物理学家简·里格比(Jane Rigby)说,「我们只需要打造一个够大的望远镜,看看那里有什么。」

韦伯望远镜高级计划科学家约翰·马瑟(John Mather)则说:「我们正在寻找宇宙大爆炸产生的第一种物质。」

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在未来的几个月里,NASA将通过早期发布科学计划(Early Release Science Programs)公布更多望远镜图像。 还有一些结果将于周四公布,其中包括望远镜在太空中展开时收集的数据,以及更远的星系图像。

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NASA负责科学任务的副局长Thomas Zurbuchen透露,「我们最担心的只是微陨石环境,」他指的是5月份一颗小太空岩石划破望远镜镜面。 他认为,一种可能的解决方案是让望远镜在太空中「向后」飞行,这样一来,任何尘埃都将只能击中镜子的背面,而不是正面。

他还强调,成功展示图像并没有抹去这项超支任务中不那么光彩的时刻。 「人们告诉我,’在你看到第一张照片后,你就会忘记,」「实际上我们永远不会忘记。 我们要吸取这些教训。”

华盛顿大学天文学教授布鲁斯·巴里克(Bruce Balick)谈到南环星云中漂浮的复杂碳分子时说:「这些恒星中多环芳烃的形成可能是生命起源中的一个非常重要部分。」 「(图像)让我目瞪口呆。」

「我花了有一段时间才弄明白这张照片在表达什么,」望远镜计画科学家安布尔·斯特劳恩(Amber Straughn)指着一个船底座星云图像中的崎岖结构说。

斯特劳恩补充说,图像不禁让她联想到整个星云的规模,充满了各种恒星和行星。

「我们人类真的与宇宙相连,」她说。 「我们是由同样的物质组成的。」

「这些图像让我大吃一惊,」卡内基天文台天文学家艾伦·德雷斯勒(Alan Dressler)说,他在30年前曾参与韦伯望远镜的规划。 「看来我还不像我自己想的那么倦怠。」

他补充说:「我们对宇宙的理解将会像哈勃望远镜那样深刻,这确实能说明一些问题。 我们正在准备进行一场伟大的冒险。」

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科学家一直在等待韦伯望远镜能像哈勃定义过去三十年的天文学一样,继续改变天文观测。 韦伯最初是下一代太空望远镜,后来发展成了红外望远镜,能够感知来自宇宙中最早恒星和星系的热量。

一个早期计划委员会得出的结论是,这台望远镜的直径至少需要达到4米,才能对红外辐射高度敏感,这要耗资10亿美元。 当时的NASA局长丹·戈尔丁(Dan Goldin)担心4公尺直径的望远镜太小,无法看到第一代恒星,所以把尺寸增加到了8公尺。

然而,如果望远镜的直径扩大一倍,将无法搭载在任何火箭上。 这意味着望远镜镜面必须是可折叠的,而且必须在太空中展开。 NASA最终确定6.5米宽的反射镜,聚光能力是哈勃望远镜的7倍。

此外,望远镜必须冷却到零下228摄氏度,以防止望远镜自身的热量淹没来自遥远恒星的微弱异尘余生。 除此之外,NASA还为韦伯望远镜设计了一个漫长而昂贵的测试计划。 结果成本涨到了80亿美元。 2011年,美国国会几乎要取消这个计划。

「韦伯成了完美风暴,」德雷斯勒回忆说。 「成本越高,它就越关键,不能失败,这让它变得更加昂贵。」

自2011年起担任韦伯望远镜计划经理的比尔·奥克斯(Bill Ochs)说,韦伯望远镜代表了大约2万名工程师、天文学家、技术人员和管理人员的共同努力。

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