636億元!韋伯望遠鏡有多強?給135億年前星系拍照,揭秘宇宙起源

1995年1月18號至2月28號,當時全球最珍貴的觀測資源哈勃望遠鏡朝著天球中最暗的一個天區進行連續10天的曝光。天文學家們都認為這是在浪費資源,都在等著看笑話。

10天的連續曝光後,研究人員把342次曝光的結果疊加拼合出了一張照片,在這張照片當中一共有3000多個亮點,每個亮點都代表著一個和銀河系同等量級的星系。這張照片一經公佈,震驚了整個天文學界。

哈勃望遠鏡拍攝的這張照片後來被命名為: 哈勃深空。在這張照片中,有不少星系非常年輕,距離我們非常遙遠,有的甚至距離地球120億光年。科學家發現,這樣的方式有助于人類了解宇宙早期的情況。于是,接下來類似的操作又進行了幾次,比如:哈勃超深空。

只是哈勃的觀測能力是有限的,同時哈勃的使用壽命也是有限的。如果還想了解更多,人類還需要更強大的望遠鏡才行。哈勃到現在也服役了30餘年,已經正式退役,那哈勃的繼任者是誰呢?

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(英文縮寫:JWST),是以美國國家航天局第二任局長詹姆斯·韋伯(James Webb)的名字來命名,它被認為是哈勃最佳的繼任者。不僅如此,它無論是在成像能力上,還是在觀測位置的選取上,都是碾壓哈勃的存在,科學家們相信,詹姆斯·韋伯太空望遠鏡會帶給我們更多宇宙早期的資訊。

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡專案是從1996年開始籌備的,原本計畫打算在2007年發射升空,進行觀測任務,預算5億美金。只是沒人想到的是,這個項目成為天文學界的「鴿王」,2005年重新設計,後來又10多次推遲,這次終于發射成功了,總共造價超100億美金(約合人民幣636億)。

這次詹姆斯·韋伯太空望遠鏡乘坐著阿麗亞娜5型運載火箭從法屬圭亞那庫魯基地成功發射升空。

要飛往距離地球150萬公里的軌道難度非常大,要知道月球距離地球的平均距離是38萬公里,這意味著詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的軌道高度要比月球的軌道高度還要高4倍左右。

那麼問題來了,為什麼詹姆斯·韋伯太空望遠鏡要在這麼高的軌道上進行觀測?有什麼特殊的用意嗎?

事實上,處于這個軌道高度其實有很多好處。首先,詹姆斯·韋伯太空望遠鏡是位于第二拉格朗日點上,重力相對穩定,因此相對于地球、月球、太陽的位置是不變的,不需要頻繁地修整位置。其次,處于這個位置,不會受到地球軌道附近塵埃的影響,得到的資料結果較好。最後,只要把防曬的工作處理好,這個位置可以觀測到許多較暗、較冷的天體以及較為微弱的信號。

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡都有哪些目標?

對于詹姆斯·韋伯太空望遠鏡來說,主要的目標有四個分別是:

觀測宇宙大爆炸之後,宇宙中形成的第一批恒星和星系的信號; 研究星系的起源和演化; 研究恒星和行星系統的起源; 研究行星系統和生命起源。

那應該如何理解這4個主要目標呢?對我們認知宇宙有什麼幫助?

這就要從宇宙學的理論說起了。根據現有的理論,我們知道,宇宙誕生于138億年前的一次大爆炸。在這次大爆炸之後,宇宙中的各種粒子逐漸形成,它們隨後開始抱團,形成更大的粒子,進而構成物質。在宇宙誕生後的前38萬年,宇宙中的各種粒子處于等離子態,光子也被束縛在等離子體當中無法逃脫,宇宙中是沒有光的。

直到宇宙誕生後的38萬年後,宇宙的溫度降低到2700度,原子核和電子抱團成為原子,光子才擺脫了束縛,開始在宇宙中傳播,這些光子是宇宙大爆炸時留下來的餘熱,現在還能夠探測到,它們也被稱為: 宇宙微波背景輻射,也是證明宇宙大爆炸的重要證據。

宇宙微波背景輻射早在上個世紀70年代就被觀測到了,不過科學家發現,如果能夠用更高精度的探測器來探測宇宙微波背景輻射,就可以得到許多宇宙早期的資訊,拓展我們對于宇宙早期的認知。宇宙誕生後的前5億年內,宇宙中的原子開始抱團,形成了恒星和星系,根據現在研究,也有科學家認為,恒星和星系的起源和暗物質粒子的推動有關。

如果要研究星系和恒星的起源,我們可以通過觀測宇宙誕生早期形成的第一批恒星和星系來實現。它們形成後會發出光,光會一直在宇宙中傳播,只要能夠捕捉到它們發出的光,就可以得到這些資訊。只不過,這些恒星和星系發出的光已經非常微弱了,所以需要找到一個不受干擾的地方,以及強大的觀測設備才可以實現。而詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的觀測能力就足以幫助它捕捉到135億年前的恒星和星系的資訊,也就是宇宙剛誕生後3億年形成的星系和恒星。

如果可以持續接收到這些恒星和星系的資訊,那麼就有機會搞清楚恒星、星系的起源和演化。要知道,星系的起源和演化到現在也沒有一個定論,希望這次詹姆斯·韋伯太空望遠鏡能帶給我們新的突破。同理,持續觀測也可以讓科學家們了解到宇宙早期的情況,了解宇宙早期的演化和宇宙的過去,同時也是對宇宙大爆炸理論的進一步驗證。

搶先看最新趣聞請贊下面專頁
用戶評論