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比哈勃强100倍的詹姆斯韦伯望远镜,到底强在哪里呢?

美国宇航局:如果说有一件事应该团结全人类的力量,那就是宇宙的探索。

预定于2021年3月发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜,将带领现代天文学进入新开拓时代。


2021年将发射近几十年来最重要的空间探索任务之一。美国宇航局称新的詹姆斯·韦伯太空望远镜是哈勃望远镜的正式继承者,自1990年发射以来,哈勃望远镜本身就取得了巨大的成功。这是一个真正壮观的工程壮举,而JWST望远镜的主镜为21英尺4英寸(6.5米),几乎是哈勃望远镜的三倍。一旦它明年用阿丽亚娜5号火箭从其位于法属圭亚那的发射基地发射,它将开始新的旅程。不少天体物理学更是声称詹姆斯韦伯强于哈勃100倍,那么它到底有何神奇魅力呢?我们一起来看看,詹姆斯韦伯的10大优点吧。

1.理解早期宇宙

由于它既能看到红外波长,又能看到可见光谱,这台望远镜拥有着前所未有的分辨率,可以使我们看到,数十亿年前宇宙大爆炸之后第一批恒星和星系形成的时间。换句话说,我们将能够看到宇宙形成大约3亿年后的情景。而现在我们可以看到大约460亿光年之外。詹姆斯韦伯将为我们展示可观测宇宙中最遥远和最古老的天体。能够看到这些难以置信的古老星系将提高我们对宇宙的认识,比如宇宙如何工作和它是如何产生的。

2.观察外星世界

​举一个例子,同步缩小一下,詹姆斯韦伯强大到足以解决24英里(40公里)以外的一分钱,上面的纹路花样都可以看的一清二楚,JWST(詹姆斯韦伯)将可以让我们了解更多的系外行星以及它们的表面大气和深层空间。更重要的是,望远镜能够解析外星大气的组成。由于波长覆盖范围的扩大,我们将有可能在行星上探测到甲烷、氧气和二氧化碳等元素和化合物,包括那些在Trappist-1系统中的元素和化合物。换句话说,真正的类地行星将首次出现,我们将朝着在恒星中寻找生命和适宜居住的方向迈进一大步。

3.欣赏完美的风景

当哈勃位于距离375英里(600公里)的低地球轨道上时,詹姆斯·韦伯将在近100万英里(150万公里)之外进行观测。这是地球第二个拉格朗日点的大致位置,在这个区域,望远镜将环绕太阳运行,同时仍能与地球保持一致。从这个位置进行观测可以不间断地观察宇宙,远离诸如地球或月球发出的光和热源。同时,强大的遮阳罩将保护望远镜,使后部的科学仪器和远观镜在寒冷且最佳的状态下工作(最佳状态:-388°F,也就是-225°C)。

4.揭示太阳系外行星

到目前为止,已经发现了数千颗太阳系外行星,其中许多是开普勒任务发现的,这是非常值得雀跃的成果。JWST将部署几种探测系外行星的方法,包括利用其红外视觉探测,直接探测行星的热量和其他条件。它还配备了日冕图的能力,使它能够阻挡来自主恒星光线(这些恒星比行星亮数百万倍),并直接观察作为不同光点的较大行星。JWST还将使用凌日法来观测恒星亮度的微小下降,因为系外行星会在它们的恒星面前经过(这句话就是我为大家简单介绍一下凌日法,凌日法是发现行星的主要手段之一)。

5.搜寻太阳系第九行星

许多科学家认为,一颗未被发现的大行星潜伏在太阳系外。科学家发现冥王星轨道的柯伊伯带有未解的重力异常。如果第九行星确实存在的话,JWST应该有能力通过红外光谱来探测它的大气成分,从而直接对它进行成像。预计九号行星将在离太阳最远1200 AU的地方存在。然而,如果发现了9颗行星,那将是自1846年海王星以来发现的最后一颗太阳系行星(可能是最后一颗吧),这是世纪壮举。

6.研究太阳系

除了回顾宇宙数十亿年之外,韦伯还将有能力以前所未有的细节来研究我们自己的太阳系。除了能够拍摄行星、小行星和彗星等令人印象深刻的超高清照片外,它还能分辨出大多数其他望远镜都无法看到的物体,无论是地面望远镜还是太空望远镜。关于银河系的一角,仍然有许多问题没有得到解答,JWST将能够绘制出遥远物体的表面并分析它们的组成。美国宇航局甚至表示,它非常的强大。

7.基于哈勃的成功

​JWST更像是哈勃的科学继承者,而不是替代者,因为它承载着更大的仪器有效载荷,并且被设计用来实现更广大的目标。首先,JWST主要用于红外波段的观测。这使得观察距离最大的物体以及电磁光谱上的元素特征变得更加容易。相比之下,哈勃望远镜只能观测到红外距离的较小部分。最终,韦伯将能够看到非常遥远的星系。

8.提供十年的答案

一旦于2021年发射,JWST将经历6个月的调试过程,其中包括前往目的地的长达一个月的旅程。整个任务寿命计划至少持续五年半,NASA希望望远镜能工作十年以上。不幸的是,由于所涉及的距离很远,因此无法为JWST提供服务,而哈勃则很容易到达低地轨道上。尽管如此,Webb将携带足够的燃料至少维持十年,而五年的科学运行将通过对飞行系统的广泛测试来计算。

9.测量暗物质的影响

一个多世纪以来,暗物质一直困扰着科学家。尽管如此,天文学家仍然坚信它的存在,因为它对星系和星系团产生了无法解释的引力效应。虽然韦伯不能直接观察暗物质,但它配备了测量暗物质效果所需的工具。韦伯将能够准确地探测组成星系的重子,也就是正常物质的数量,使科学家能够计算出暗物质的数量来解释它们的引力效应。这将更好地确定暗物质在宇宙演化中所扮演的角色。

10.团结世界

​如果说有一件事应该团结全人类的力量,那就是宇宙的探索。尽管美国航天局是主要的单位,但该项目得到了来自世界各地的空间机构、政府和私人组织的支持。主要贡献者包括欧洲航天局和加拿大航天局。因此,JWST是一项跨国努力的结果,各国也花费了超过100亿美元。发射本身将在位于南美洲的法国海外地区法属圭亚那的欧空局运营的圭亚那空间中心进行。

詹姆斯韦伯太空望远镜是如此强大,它将能够揭示宇宙的一个细节水平,我们从未见过。就像之前的哈勃一样,韦伯最伟大的发现很可能是我们今天无法想象的。你认为韦伯会向我们揭示什么伟大的秘密?

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