最新太空望远镜韦伯望远镜比上一代哈勃望远镜镜面大60倍,比哈勃 “看” 远4倍,达到18亿年,韦伯遮阳板比一个网球场还要大......韦伯望远镜的设计灵敏度是哈勃的至少100倍,只需要对某一天区曝光数小时,就能获得跟哈勃望远镜曝光数十天甚至数百天一样的效果,观测效率提升至少100倍!
感谢韦伯望远镜(以1960 年代领导美国宇航局的詹姆斯·韦伯(James Webb,1906-1992)名字命名),我们即将对神秘的宇宙有一个全新的视角!
詹姆斯韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope)在美国当地时间星期二发布首批关于宇宙高分辨率彩色图像以后,美国宇航局局长比尔尼尔森(Bill Nelson)表示,“2022年7月12日将写下人类探索宇宙的历史新篇章,韦伯望远镜延续和发展了人类在推动科学、探险和灵感方面前进的能力。” “我们不会停止对太空的探索,为了人类,我们也不会停止再次勇敢地向前迈一步。”
美国宇航局局长比尔尼尔森借用美国天文学家卡尔·萨根(1934-1996)的一段话,“在(宇宙)的某个地方,有一些令人难以置信的事情正在等待被发现。”尼尔森说 “我认为这些话正在成为现实。”
美国宇航局周一(6月11日)发布詹姆斯韦伯太空望远镜的第一张图像时,美国宇航局称该图像是“有史以来拍摄的关于早期宇宙最深、最清晰的红外图像”。
韦伯帮助我们看到的全新宇宙,包括但不限于:
图一:早期宇宙最深(离地球最远)、最清晰的红外图像
这是美国宇航局周一(7月11日)发布的詹姆斯韦伯太空望远镜的第一张图像。美国宇航局称该图像是“有史以来拍摄的有关早期宇宙的最深、最清晰的红外图像”。
该图像展示的是一个超级群星系团。他们看上去就好像是它们背后其他物体的放大镜,被称为引力透镜,是韦伯第一个对宇宙最深最远的视觉展示,可以观察到令人难以置信的古老而遥远的微弱星系。
图二:恒星诞生的地方
这片看似“山脉”和“山谷”点缀着闪闪发光的星星的景观实际上是船底座星云中一个名为 NGC 3324 的附近的年轻恒星形成区域的边缘。这张由韦伯太空望远镜在红外光下拍摄的图像首次揭示了以前不可见的恒星诞生区域。船底座星云位于 7,600 光年之外,是一个恒星孕育场,也就是恒星诞生的地方。它是天空中最大、最亮的星云之一,也是许多比我们的太阳质量大得多的恒星的家园。
图三斯蒂芬五重星系(Stephan’s Quintet),分成四组形式的致密星系群
这是詹姆斯韦伯太空望远镜用全新视角展示的斯蒂芬五重星系(Stephan’s Quintet),这是一个由五个星系组成的整合图片。这幅巨大的视觉图像组合是韦伯迄今为止完成的最大图像,覆盖了月球直径的约五分之一。包含超过 1.5 亿像素,由近 1,000 个单独的图像文件构成。来自韦伯的信息为星系相互作用如何推动早期宇宙中的星系演化提供了新的见解。
太空望远镜对斯蒂芬五重星系的观察揭示了星系之间相互作用的方式,以及它们的相互作用如何影响星系演化。
这个紧凑的星系群于 1787 年首次被发现,位于 2.9 亿光年外的飞马座。斯蒂芬五重星系也是第一个被发现的五个星系分成四组形式的致密星系群。飞马座由爱德华斯蒂芬1877年在马赛天文台发现。斯蒂芬五重星系是研究最多的致密星系群。
欧洲航天局科学与探索高级顾问马克·麦考林(Mark McCaughrean)表示,这张照片展示了从我们自己的银河系到遥远星系的景象——甚至还展示了新恒星的形成。
当从图像中剥离近红外视图时,可以看到大部分气体和灰尘。根据 ESA 天文学家 Giovanna Giardino 的说法,这个图象揭示了一个活跃的黑洞。“虽然我们看不到黑洞本身,但是,我们能看到周围旋转的物质被吞噬,”Giovanna Giardino说。气体在折叠并变得非常明亮时会被加热到极高的温度。“是我们太阳光度的 400 亿倍。”Giovanna Giardino解释说。
图四:南环星云,也被称为“八字星云”包括围绕一颗垂死恒星的膨胀气体云。
这张并排比对的照片主要显示美国宇航局韦伯望远镜在靠左边,以及接近红外光和右中红外光下对南环星云的观测结果。南环星云,也被称为“八字星云”,距离地球 2000 光年。这个大型行星状星云包括围绕一颗垂死恒星的膨胀气体云。“韦伯的新细节将改变我们对恒星如何演化和影响其环境的理解。”美国宇航局说。
太空中有生命吗?科学家们希望詹姆斯韦伯太空望远镜能帮助他们更接近答案。
天文学家尚未发现与我们的太阳系非常相似的其他太阳系。在数千颗已知的系外行星中,没有一颗能与我们宇宙后院的这颗行星媲美。但是,科学家们才刚刚开始研究这些太阳系外行星的表面,下一步是查看它们的内部。
韦伯将观察系外行星的大气层,其中一些可能适合居住。自从 1990 年代第一颗系外行星被发现以来,许多人都想知道我们是否会在那里找到另一个地球,一个叫做行星 B 的地方。
到目前为止,在对这些天体的研究中还暂时没有发现另一个地球,即使有像韦伯这样的技术,也不可能发现“真正的地球替身”,巴尔的摩望远镜科学研究所太空韦伯项目科学家 Klaus Pontoppidan 表示。
韦伯望远镜将观察围绕比太阳小得多的恒星运行的系外行星的大气层。这些行星与一个有趣的想法有关:如果地球以外的生命以不同的方式发生怎么办?这将是哈勃望远镜的继任者(韦伯望远镜)在未来几十年内研究的东西。哈勃空间望远镜(英语:Hubble Space Telescope,缩写:HST)是以美国天文学家爱德温·哈勃为名,于1990年4月24日成功发射,是位于地球的大气层之上的光学望远镜。
事实上,识别其他行星生命迹象的任务已经被安排在未来的太空望远镜中,就像最近发布的 《Astro2020 十年调查》中概述的那样,该调查将观察 25 颗潜在的宜居系外行星。
“我真的希望我们能够在看起来不像地球的地方找到生命,”天体物理学家、康奈尔大学天文学助理教授 Nikole Lewis 说。
Nikole Lewis说,据我们所知,生命需要能量、液体和合适的温度。麻省理工学院的天体物理学家、行星科学家和教授萨拉·西格说,有这个标准真是太棒了,对于下一步行动至关重要。
Nikole Lewis还说,如果确定没有其他方法可以创造潜在的生命迹象,那么合作将是一个关键方面。与化学家、生物学家和天文学和行星科学以外的不同学科的人合作可以确定前进的道路。
韦伯望远镜到底长什么样,是怎么工作的 ?
詹姆斯韦伯太空望远镜是有史以来最强大的太空望远镜,这一时刻的背后已经酝酿了几十年了,由于病毒大流行和技术挑战带来的多种因素,韦伯太空望远镜多次延误后才投入使用。从概念诞生到发回第一张照片整整相隔了33年。
韦伯望远镜包括来自加拿大航天局和欧洲航天局的仪器。以下是韦伯望远镜经历的一些关键日期:
1989 年:Webb 的概念最初在一个研讨会上被设想为哈勃望远镜的继任者。
2004 年:开始搭建Webb望远镜 。来自14 个国家的数千名科学家、技术人员和工程师花费了 4000 万小时联合建造。
2018 年:该望远镜最初计划于 2018 年发射,但由病毒大流行和技术挑战等多种因素,被迫推迟发射计划。
2021 年 12 月:之前的 12 月 18 日发射日期被推迟到 12 月 22 日,此前技术人员正准备将望远镜连接到火箭的上级,根据美国宇航局的说法,当时“突然、计划外释放的夹带引起了整个天文台的振动“,在对天文台进行测试和审查后,团队得出结论,望远镜没有损坏。在又一次延迟之后,天气问题又将发射从 12 月 24 日推迟到 了12 月 25 日。
2021 年 12 月 25 日:望远镜从法国属地圭亚那的欧洲太空港成功发射。
2021 年 12 月 26 日:韦伯打开天线组件,包括打开一个高数据速率碟形天线,它将作为望远镜每天两次发回 28.6 GB 科学数据的主要方式。一旦进入轨道,韦伯将继续使用深空网络与地球上的团队和空间观测站进行通信,该网络由位于澳大利亚、西班牙和加利福尼亚的三个大型天线地面站组成。
2022 年 1 月:韦伯到达了它在太空的最终目的地,展开了网球场大小的遮阳板,并展开了一面巨大的金镜。它位于称为第二个日地拉格朗日点或 L2 的轨道上。这个位置对韦伯来说是最理想最有利的,因为太阳和地球在这个点的引力有利于基本确保航天器不必使用太大的推力停留在轨道上。它将使望远镜能够畅通无阻无死角地观察宇宙,与哈勃太空望远镜不同,因为哈勃望远镜每 90 分钟轮回进出地球阴影。
2022 年 3 月:韦伯完成了一系列测试,以确保它按预期工作。一切正常,并确定韦伯可以观察来自遥远物体的光,以及将光输入天文台上的科学仪器。
2022 年 5 月:韦伯太空望远镜巨镜的 18 个黄金组成部分之一被微型流星体击中。航天器周围没有像地球那样的保护性大气层,因此几乎不可能避免这些影响。幸运的是,每个六角镜段都可调,受影响的段得到调整,可以降低图像失真。
2022 年 7月:发布首批图像。
韦伯望远镜升空
韦伯望远镜主镜直径6.5米,重7吨,耗资约100亿美元。与哈勃望远镜相比,韦伯望远镜主要改进的部分有哪些 ?
一面巨大的镜子:韦伯望远镜配备了一面可以延伸 21 英尺和 4 英寸(6.5 米)的金镜,这是一个超级长的长度,一旦望远镜进入太空,镜子就能从它所观察到的物体中收集更多的光。镜子可以收集的光越多,望远镜可以观察到的细节就越多。镜子包括 18 个六边形镀金部分,每个部分的直径为 4.3 英尺(1.32 米)这是美国宇航局建造的最大镜子, 这面镜子比哈勃望远镜大60倍。
超级遮阳板:韦伯望远镜包括一个五层遮阳板,展开后可以达到网球场的大小。它将保护韦伯的巨型镜子和仪器免受太阳热量的影响,因为它们需要保持在非常寒冷(华氏零下370 度=摄氏零下188 度)下才能运行。科学家们说,这使它能够看到以前哈勃遥不可及的东西。
关键波长:当科学家能够获得来自不同波长光的数据时,就可以回答有关宇宙的关键问题,这是科学家们在过去 70 年中真正开始研究的东西。在那之前,“所有的天文学都是在光学(可见光)中完成的,用光学观察宇宙就像去听交响乐音乐会,只听一个音符。现在,我们已经有了整个交响乐,” 亚利桑那大学斯图尔特天文台的天文学摄政教授乔治·里克说表示,他曾在韦伯望远镜项目中担任望远镜中红外仪器科学团队负责人。韦伯望远镜比哈勃看得深远四倍,暨4.5亿年X4=18亿年。
2020年韦伯望远镜在地上建造中的样子
2022年韦伯远镜被发射到
离地球(242公里)的高度时的样子
为社么叫詹姆斯韦伯望远镜?
2002 年,时任美国宇航局局长的肖恩·奥基夫宣布,该机构的下一个望远镜将以 1960 年代领导美国宇航局的詹姆斯·韦伯(James Webb, 1906-1992)的名字命名,当时美国宇航局正准备将人类送上月球。詹姆斯·韦伯是空间科学的坚定拥护者。
但是,当时的一些天文学家对望远镜不以天文学家的名字而是以领导者身份的人命名感到失望,而另一些则以更严重的理由反对,这个更严重的理由就是韦伯对杜鲁门政府期间发生的“薰衣草恐慌门”事件负有一定责任,因为该事件导致同性恋者被从美国国务院雇员中解雇清除。当时,韦伯是副国务卿。
2021 年 11 月,美国宇航局(NASA) 天体物理学咨询委员会要求提供更全面的报告。美国宇航局局长的肖恩·奥基夫在一封电子邮件中继续为他的选择辩护。“可以说,如果不是因为詹姆斯韦伯决心实现他那个时代最大胆的愿景,我们今天对宇宙的探索能力将会截然不同。”奥基夫说。
在望远镜发射后的第3个月,《自然》杂志根据 FOIA 的要求报道说,美国宇航局已经足够认真地对待和核实了这些指控,以致于时任美国宇航局天体物理学主任保罗赫兹曾在外部天文学家写信询问是否应该更改望远镜的名称,答案是不改。
罗马不是一天建成的。璀璨惊艳的图像背后是人类的强大智慧、奉献精神和一代一代宇宙探索者们孜孜不倦的追求与写照。
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