韦伯太空望远镜能做什么?为什么会刷新我们对宇宙的认识?
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发布时间：2022-06-01 09:19
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时间：2024-01-10 03:13
古语云：十年磨一剑，这韦伯太空望远镜都磨叽了十几年了，全世界的天文爱好者和科学爱好者望穿秋水望眼欲穿，久经跳票的詹姆斯·韦伯太空望远镜在2021年圣诞节成功发射升空，奔赴150万公里外的日地第2拉格朗日点（L2）。
史上最强太空望远镜
总耗资近百亿的韦伯太空望远镜，是人类制造过的最强光学望远镜，主镜直径6.5米，由18片正六边形可调镜片组成，由支架架起固定在主镜前方的次镜半径0.74米。根据官方介绍，韦伯的观测能力是哈勃太空望远镜的100倍。
由于镜面直径过大，远超任何火箭的舱体大小，因此镜片采用可折叠式设计，在箭体分离后再展开。整个展开的过程都充满挑战，300多个步骤任何一个出现差错，整个计划都GAMEOVER（游戏结束）……因此韦伯虽然发射成功，但这仅仅是万里长征的第一步。
韦伯太空望远镜为何选择红外波段？
与哈勃太空望远镜主要用于可见光观测不同，韦伯太空望远镜是一个红外光学望远镜，所有观测波段都处在红外波段，并且工作频段比哈勃宽得多。（下图中间为韦伯太空望远镜）图源NASA & A. Feild (STScI)
那么为什么要选择这样一个观测波段？这里主要有两方面原因：
一方面，相对于可见光，红外线的穿透能力更强，能穿透空间里的细微气体尘埃云，从而看到躲藏在尘埃云背后原本看不到的天体。比如下面这张哈勃拍摄的NGC 2174星云图像（没错，就是我的头像这个星云^_^），左边为可见光拍摄，右边为升级后用红外摄像机拍摄，仅仅如上图那一点点红外波段就拍摄到了大量原本没有的星星。
另一方面，随着宇宙膨胀，宇宙最早期形成的恒星和星系所发的光已经红移到红外波段了，仅有小频段红外观测能力的哈勃已经*为力，韦伯正是要探寻这批最早形成的星系。拥有从近红外到中红外大部分红外光频段观测能力的韦伯太空望远镜将大大扩展我们对早期宇宙的观测范围，理论上能捕获宇宙大爆炸后第一批恒星所发出的光！
探寻星系和生命的起源之谜
探寻更遥远的星系和恒星大概是韦伯最早被赋予的使命，由于哈勃太空望远镜观测波段集中在可见光，当他拍下了哈勃深空场的震撼照片时，已经接近了观测极限，即使后期升级了红外光学摄像机，红外观测能力依然相当有限，目前观测到最远的星系红移量为12左右，对于一般恒星所发的光，这已经是哈勃望远镜的观测极限了。为了探测宇宙更早期的恒星，特别是宇宙大爆炸后形成的第一批恒星的光，就需要一个更强大的红外光学望远镜——韦伯太空望远镜。
覆盖近红外和中红外波段的韦伯太空望远镜能探测到红移量高达20（Z=20）的恒星所发出的光，理论上能捕获宇宙大爆炸后形成的第一批恒星所发出的光，也就是说他能探测135亿年前的早期宇宙，这不但能揭示星系的形成，其红外光谱分析能力还能获得早期宇宙膨胀率的宝贵数据！这些数据将刷新我们对宇宙的认识。
韦伯太空望远镜将怎样刷新我们对宇宙的认知？
由于强大的红外观测能力，韦伯可以穿透厚厚的尘埃云，直接观测形成中的恒星和行星，目睹它们形成的过程。它或许还能揭示星系中超大质量黑洞的形成过程，这在目前依然是个谜。
另一方面，对红外光谱的分析可以获取地外行星的化学组成，从而研究地外行星系统和地外生命的迹象。
由于韦伯存在发现地外生命甚至外星文明的可能，在韦伯升空的次日，就有报道NASA招募了24位神学家研究天体生物学对社会的影响，特别是地外生命的发现对宗教的冲击。
韦伯太空望远镜正向目的地——150万公里外的日地第二拉格朗日点挺进，如无意外将在1个月内进入绕行L2的轨道并完成轨道调整，接下来几个月时间进行仪器的冷却和调试，一切顺利的话，将在明年年中发回第一批观测数据。
希望一切顺利，让人类对宇宙生命认知*的冲击来得更猛烈些吧！
我是星宇飘零，关(^_^)注~我，与你分享更多有趣科普知识。
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时间：2024-01-10 03:14
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时间：2024-01-10 03:15
