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“韦伯”将讲述第一批恒星的故事

2021-12-15 10:20:31 | 来源: 科技日报 | 责编: 郑思雯
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  图片来源:ESA

  千呼万唤始出来!下一代宇宙天文台——詹姆斯·韦伯太空望远镜(以下简称韦伯太空望远镜),将于12月22日在法属圭亚那的欧洲太空港由阿丽亚娜5号火箭发射升空。该望远镜由美国国家航空航天局(NASA)、欧洲航天局(ESA)和加拿大航天局(CSA)共同研发,被称为这个十年中人类观察宇宙的理想平台。

  历经30多年的开发和建造,韦伯太空望远镜拥有多项创新,其将肩负四大使命,并揭示更多与宇宙和人类自身有关的秘密。

  四大使命

  韦伯太空望远镜被称为哈勃太空望远镜的“继任者”,其比哈勃望远镜大六倍,但重量只有后者的一半(约6.5吨),灵敏度则是哈勃太空望远镜的100倍,有望观测到135亿年前宇宙的“模样”。

  “哈勃太空望远镜在很多方面彻底改变了我们对太空的了解。”韦伯太空望远镜科学项目副主任卡尔蒂克·谢特在接受西班牙《趣味》月刊采访时说,“例如,它提供了很多关于星系如何形成和演化的信息,但它主要还是一个光学望远镜。虽然哈勃有几部红外相机,但它们的灵敏度不够高,人们需要使用更高灵敏度的红外设备。由于宇宙膨胀,第一批天体的光线抵达望远镜时,已经偏向电磁光谱的红色一端。韦伯太空望远镜因此应运而生,它将让我们看到宇宙很年轻时的景象。”

  研究人员指出,韦伯太空望远镜能够专门在红外光谱下进行观测,并且拥有极高的灵敏度。因此,它有能力看得更远、更清晰,使我们能够以前所未有的便利性观测和研究宇宙。

  据《趣味》月刊报道,韦伯太空望远镜科研负责人约翰·马瑟指出,太空望远镜有四大使命:首先,它将尝试观测宇宙大爆炸后出现的第一批天体,例如星系、黑洞和超新星;其次,它将观测星系随时间如何生长;再次,它将观测恒星和行星系统在气体尘埃云内部如何形成;最后,它将观测其他恒星周围的行星以及我们身处的太阳系本身,了解这些天体系统的成长和演化历程,并帮助了解地球如何具备能提供生命繁衍生息的条件。

  ESA表示:韦伯太空望远镜提供的数据还将回答一些令人信服的问题:黑洞是如何形成和成长的,以及它们对早期宇宙的形成和演化有何影响。

  据Republic World网站报道,美国物理学会4月份的研究报告称,韦伯太空望远镜将能利用其搭载的仪器调查7颗可能宜居的系外行星的大气层,以寻找氨和其他可能的生命迹象,并有望在三天内给出结果。

  三大创新

  为了完成上述使命,科学家们在韦伯太空望远镜上实现了很多工程学和科学领域的创新。比如巨大的“遮阳伞”结构,以及创造最低工作温度纪录的设备等。

  为让韦伯太空望远镜将捕捉红外光的能力发挥到最大限度,就必须尽可能减少主要来自太阳、地球和月球的光和热辐射干扰。为此,科学家们设计出了一种巨大的“遮阳伞”结构,这个“遮阳伞”与一个网球场大小相当,拥有4层隔热结构,能使远端的观测设备保持低温工作状态。

  此外,韦伯太空望远镜将在距离地球150万公里的“拉格朗日2”(L2)点(太阳和地球之间的引力平衡点),对宇宙进行持续观测,而哈勃距离地球仅570公里。轨道的高度让韦伯太空望远镜观测角度比哈勃好很多,这可以帮助科学家揭示有关宇宙的一系列谜团。由于身处这样幽深寒冷的环境,韦伯太空望远镜将在接近绝对零度的条件下进行观测,其携带的一台设备将创造工作温度的最低纪录——零下267摄氏度。

  韦伯太空望远镜的口径为6.5米,远大于哈勃太空望远镜的2.4米,这意味着,望远镜不可能由单体部件构成,但同时又不可能太重,否则会增加发射难度。韦伯太空望远镜主镜由18个铍制成的六角形镜片组成,进入太空后,这18个镜片将重新组合,并最大限度构成一个整体,协同发挥作用。如果这一功能无法实现,韦伯太空望远镜将很有可能成为在茫茫太空中漫无目的游荡的“盲人”,因为一旦进入太空,韦伯太空望远镜将无法再进行维修,“其只有一机会”。(刘霞)

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