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詹姆斯韦伯太空望远镜

詹姆斯韦伯太空望远镜(詹姆斯·韦伯太空望远镜成功发射,宇宙诞生的奥秘或许会即将揭开)

shqlly shqlly 发表于2022-10-24 14:38:45 浏览78 评论0

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詹姆斯·韦伯太空望远镜成功发射,宇宙诞生的奥秘或许会即将揭开

古往今来,宇宙究竟是如何诞生的问题,困扰了无数的科学家。尽管有了 “宇宙大爆炸” 的理论,以及最有可能接近宇宙真相的爱因斯坦所提出的 “相对论” ,但按照人类目前的宇宙探测手段,对于宇宙的认识仍然十分有限。

但这一切,可能会被人类的一只新的眼睛所改变。你没有看错。

人类有了一只新的眼睛,它有红外传感器,可以窥视宇宙的最深处。 它是这样运作的。


詹姆斯·韦伯太空望远镜,也被简称为JWST,终于推出了12月25日,它开始了距离地球93万英里的旅程。 这是下一代取代著名的哈勃太空望远镜。哈勃已经捕捉超过30年的精彩照片,但是是时候做些更好的事情了。JWST号的任务是利用它的红外传感器 探索 天空中最遥远和最难看到的部分,帮助寻找系外行星和 探索 宇宙的早期。因此,现在似乎是回顾与太空望远镜相关的最重要科学概念的好时机。

为什么要把望远镜放在太空?

你可以用一些双筒望远镜或消费望远镜从地球上看到各种各样很酷的东西,比如星云和彗星。但是如果你想要研究质量的遥远星系的图像,你有一个问题:空气。 你可能认为空气是透明的,但这只是部分正确。

光是电磁波,就可以有不同的波长。人们只能看到很窄的波长范围,从380纳米(1纳米是10-9米)到大约700。我们的大脑把长的解释为红色,把短的解释为紫色。这些波长能够穿过大气层,而亮度没有太大的下降——因此我们可以说空气对可见光是透明的。

然而,对于我们用眼睛检测不到的其他波长的光,空气就不是那么透明了。 如果我们考虑电磁光谱的红外区域(或比红色更长的波长),那么这些光的大部分可以被大气中的水蒸气和二氧化碳吸收。(是的,这和全球变暖的情况是一样的:当可见光照射到地球表面时,温度升高,并辐射出红外线。空气中的二氧化碳吸收了一些红外线,进一步提高了大气温度。这会导致严重的 东西 对人类来说。)

这种光吸收也是地基红外望远镜的一个特殊问题。这就像试图透过云层看天空——这是行不通的。

解决这个问题的一个办法就是把望远镜放在没有空气的地方:太空中。(当然,每一个解决方案都会带来更多的挑战。在这种情况下,你实际上必须把一个超灵敏的科学仪器放在火箭上发射,这是一个大胆的举动。)

JWST为什么看红外光?

JWST实际上看着二红外光的范围:近红外和中红外。 近红外光是波长非常接近可见红光的光。这是你的电视遥控器使用的波长(如果你能找到的话——可能在沙发垫下面)。

中距离红外线通常与热量有关,这是事实。 事实证明,万物都会发光。是的,你正坐在那里发光。物体发出的光的波长取决于它的温度。天气越热,光的波长就越短。所以,虽然你看不到红外范围内发出的光,但有时你可以感觉它。

试试这个:打开厨房的炉子,把手放在炉子上,但不要碰它。随着元素变暖,它会产生红外光。你看不到这种光,但当它击中你的手时,你可以感觉到它是热的。

虽然你看不到这种光,但红外相机也可以。 看看这张我倒一杯热咖啡的红外照片:


这是一个假彩色图像。基本上,相机将颜色——从黄色到紫色——映射到不同波长的红外光上。较亮的黄色部分(像那壶咖啡)代表较热的东西,较暗的紫色部分较冷。当然,现实比这个复杂(你也可以有反射红外光),但你得到了这个想法。

太好了。但是为什么JWST看红外线吗?原因是多普勒效应。

你已经知道多普勒效应了。当火车或 汽车 从你身边高速驶过时,你可以听到:声音会改变频率,因为声源首先向你移动,然后远离你。当车辆向你驶来时,声音的波长较短,因此音调较高,当车辆驶离时,声音的波长较长,音调较低。

碰巧的是,你也可以用光得到多普勒效应——但是由于光速超快(3 108m/s),在许多情况下效果并不明显。然而,由于宇宙的膨胀,我们从地球上看到的几乎所有星系都在远离我们。所以对我们来说,它们的光似乎有更长的波长。我们称之为红移,这意味着波长更红,因为它们更长。对于非常远的物体,这种红移非常大,以至于有趣的东西在红外光谱中。

实际上,在JWST使用红外光还有另一个很好的理由:由于气体和尘埃是旧恒星的碎屑,很难一览无余地看到遥远的天体。它们比红外波长更容易散射可见光。本质上,红外传感器能够比可见光望远镜更好地看穿这些云。

由于JWST在红外光谱中进行观测,科学家们将需要望远镜周围的一切尽可能黑暗。这意味着望远镜本身需要非常冷,以避免发射自己的红外辐射。这也是它有遮阳棚的一个原因。它会阻挡主要仪器的阳光,这样它们就能保持寒冷。这也将有助于消除多余的光线,这样望远镜就可以从系外行星上获取相对较暗的光线当它们绕着明亮得多的主星运行时。(否则,就像有人用手电筒照你的脸时,试图在黑暗中看到一样。)

JWST是如何感知宇宙过去的时光?

光是一种传播速度非常非常快的波动。在短短的一秒钟内,光可以环绕地球的圆周超过七次。

当观察天体时,我们必须考虑光从天体传播到我们的望远镜或眼睛所需的时间。例如,来自附近半人马座阿尔法星系的光需要4.37亿年才能到达地球。所以如果你在天上看到它,你就真的看到了4.37亿年的过去。

(其实你看到的一切都是过去。你在过去大约1.3秒看到月亮。当被发现离地球最近时,火星已经过去了三分钟。)

这个想法是为了让JWST能够看到超过130亿年的过去,到第一批恒星形成时的宇宙演化阶段。如果你仔细想想,那真是太棒了。

什么是拉格朗日点?

哈勃太空望远镜在近地轨道,这很好,因为宇航员可以在需要的时候维修它。但是JWST会更远,在L2拉格朗日点。但是拉格朗日点到底是什么?

让我们考虑哈勃绕地球运行。对于任何在圆内运动的物体,都需要有一个向心力,或者一个把它拉向圆心的力。如果你把一个球在一根绳子上绕着你的头摆动,把它拉向中心的力就是绳子的张力。对哈勃来说,这种向心力是由于它与地球相互作用而产生的引力。

当一个物体远离地球时,这种引力的强度就会降低。因此,如果望远镜移动到更高的轨道(更大的圆形半径),向心力会降低。为了保持在圆形轨道上,哈勃需要更长的时间才能进入轨道。(我们会说它的角速度比较低。)

JWST绕着太阳转,而不是绕着地球转——但同样的想法也适用。轨道距离越大,完成一个轨道所需的时间就越多。但是如果你想让JWST离太阳更远呢和在与地球相同的时间内完成一个太阳轨道?(为了更容易控制,望远镜还必须保持相对于地球的相同位置。)为了让这一切发生,你需要使用一个技巧。

这个技巧就是拉格朗日点,一个地球和太阳都在同一方向施加引力的空间位置。一个物体在这一点上有两个引力拉着它,使它做圆周运动。这使得它能够以更高的速度绕太阳运行。它也使它相对于我们的星球保持在一个固定的点上。


地球-太阳系统有五个拉格朗日点。(如果有L2,那么至少应该有L1——对吗?)L2拉格朗日点距离地球约150万公里,这比400公里的低地球轨道要远得多。

以下是地球-太阳系统的其他四个拉格朗日点(未按比例显示):


事实上,JWST不会坐在L2点。相反,它将处于非常缓慢的轨道上。我知道一个物体能在什么都没有的地方绕轨道运行看起来很奇怪——但是记住,望远镜实际上不会绕L2点运行;它将围绕太阳运行。它只会看起来像是从地球上的旋转参考点绕着L2转。

为什么人类要在JWST花费数十亿?

该望远镜的成本约为88亿美元,另外还有10亿美元的运营成本。有些人可能会说这只是太多的钱。事实上,你可以让我相信,有相当多的项目,这么多的数十亿将更好地花费。

但是JWST仍然是一个好的项目。这是对基础科学的投资。科学,像艺术、文学或 体育 一样,是使我们成为人类的东西之一。人性的一部分是我们对周围宇宙的好奇。有了望远镜,也许我们会发现宇宙大爆炸后不久的样子。我们将能够查找更多行星到处其他明星甚至寻找签名生活的。我们将了解第一批星系是什么样的,以及它们是如何形成的。 但科学家认为,他们能从詹姆斯·韦伯太空望远镜中期待的最好的东西,是那些甚至还没有被问到的问题的答案。

NASA的詹姆斯·韦伯空间望远镜要去揭开恒星摇篮之谜了

  在绚烂如画的猎户星云中,一个恒星的摇篮孕育着数不胜数的新恒星,它将成为计划于2021年发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜的研究对象。由恒星形成领域的韦伯跨学科科学家马克·麦考琳带领的一支研究团队将对星云内部的猎户四边形星团进行观测与考察。这个星团仅有4光年大,相当于太阳到半人马座阿尔法星的距离,却聚集了大约1000颗年轻恒星。

   图解:猎户四边形星团的光学影像(左)和红外影像(右),由哈勃太空望远镜拍摄 图源:NASA

  同时担任欧洲航天局科学与 探索 高级顾问的马克·麦考琳解释道:“在那里有许多大约100万年的年轻恒星,一百万年听似不年轻,事实上,如果把我们所在的太阳系比做一个中年人,那么这个星团中的恒星就只是三四天大的小婴儿。因此,我们可以在年轻的恒星上看到各种各样正在发生的有趣事情,这是如今在年老的恒星中看不到的。而最初阶段的恒星及其行星系统如何发展,我们对其充满好奇,极力寻求答案。”

  为什么选择猎户星云?麦考琳说,猎户 星座 是距太阳最近的大规模恒星形成区域,虽然许多地方,距离太阳更近,孕育着年轻且低质量的恒星,但没有一个地方像猎户星云一样既有大恒星又有非常小的恒星。

   图解

:猎户座大星云可见部分

   图源:NASA/ESA

  麦考琳和他的研究团队将会研究猎户四边形星团中的三个有趣现象。首先,探究该星团中年轻恒星的质量分布。接下来,查究星团中的年轻恒星周围行星形成的最早阶段。最后,分析许多年轻恒星释放出的喷射流物质。这些观测是准予韦伯跨学科科学家麦考琳“保证时间观测”计划中的一部分。

   图解:这是哈勃太空望远镜拍摄到的猎户星云中年轻恒星的四个原行星盘。这些圆盘的大小是我们太阳系直径的2到8倍。天文学家在1994年1月至1995年3月用哈勃望远镜拍摄的猎户星云的大型调查图像中发现了这些气盘。

   致谢:马克·麦考琳(马克斯·普朗克天文研究所),查尔斯·罗伯特·奥德尔(莱斯大学),和美国国家航空航天局

   图源:NASA

   对恒星和其它年轻天体进行分类

  同时,他们还将研究质量与木星甚至土星相当的较小天体,这些天体不在恒星周围的轨道上,被称为“自由漂浮的行星质量天体”。而它们是否像其他行星一样,通过恒星形成时遗留下来的原行星盘中吸收的气体和尘埃形成,还是一个悬而未决的问题。

  这样的天体起初是作为环绕恒星的行星形成,还是本身由恒星形成的相同气体和尘埃形成呢?麦考琳和他的团队正在试图回答这个问题。“我们想,能否通过探析这些极低质量天体所表现出来的特征,来帮助我们弄清它们是孤立形成的,还是实际上是环绕恒星周围轨道形成的行星,并在某种相互作用中被踢出轨道了。”

  科学家将利用多色韦伯图像来寻找质量非常低的天体,分辨有多少不同质量类别的天体,例如:有多少与太阳质量相同?有多少是太阳质量的十分之一?有多少是太阳质量的百分之一?此外他们还会用韦伯望远镜来分析它们的大气层。通过这些信息,研究人员得以了解这些天体是如何形成的,以及随着年龄增长他们会如何演化。

  研究剪影

  这个托儿所里的一些新生恒星被由气体和尘埃组成的圆盘环绕着,在明亮的猎户星云映衬下,这些圆盘以剪影的方式呈现出来。天文学家认为,行星一开始应该是在这些圆盘中形成。研究团队将使用韦伯的高分辨率红外成像来测量这些圆盘的大小。通过与哈勃太空望远镜拍摄的可见光图像对比,研究团队能够了解到尘埃的成分,这将有助于他们了解行星形成的最早阶段。

   考察喷射流

  当年轻的恒星从周围的气体和尘埃中聚集物质时,大多还会以喷射流的方式从极地区域喷射出一部分物质,这个过程是恒星形成不可或缺的一部分。由于猎户星云是众多年轻恒星的家园,所以这里有许多大大小小的喷射流存在。研究团队将使用韦伯测量出这些喷射流的精密结构并确定它们的速度,同时评估它们对周围恒星形成云的累积反馈。

   图源:NASA

   为什么选择韦伯太空望远镜?

  当恒星还很年轻时,它们被其原构成物即气体和尘埃所包围。尘埃吸收可见波长光将恒星隐藏在不透明的屏障后面。但长波长光可以穿透这尘埃,因此天文学家即使无法在可见光中看到恒星,通常也可以通过红外线探测到它们。

  同时,当天体还年轻处于形成阶段时,它们不会变得特别热,这意味着它们不会在可见波段发出明亮的光,而是在红外线中散发大部分光。利用地面望远镜进行的红外研究表明,猎户四边形星团中存在许多褐矮星,但质量低于三倍木星的年轻天体尚未发现,这有两个原因。

   图源:wiki

   图源:wiki

  第一,地面与被研究天体之间的地球大气层在红外线中发出明亮的光。麦考琳解释说“从某种程度上,这有点像在白天进行可见波长的天文学观测,你可以依靠光看到相对明亮的东西,但你无法看到非常微弱的东西。而韦伯望远镜将会发射在地球发光的大气层上方,使这些研究得以进行。”

  第二,与地面望远镜不同,韦伯望太空远镜自身温度非常低。麦考琳说:“人类自身温暖,会在红外线中发光,地面望远镜同样也会在红外线中发光。因此,这些质量为三倍木星的寒冷天体,几乎所有的光都会以相当长的波长发出,此时,望远镜本身会发出异常明亮的光。而在太空中,望远镜可以冷却到在这些波长下完全不发光的程度。这意味着突然之间你可以看到你从地面永远无法看到的新的、非常微弱且质量极低的年轻天体。

  韦伯太空望远镜是一台强大的红外线太空望远镜,具备独一无二的功能,能够用来研究猎户星云等类似区域上的年轻恒星、褐矮星、自由漂浮的行星质量天体以及它们的原行星盘和喷射流。

  詹姆斯·韦伯太空望远镜将于2021年发射,成为世界上首屈一指的空间科学天文台,帮助人类揭开太阳系的奥秘,放眼于其它恒星的遥远世界, 探索 宇宙的神秘结构和起源以及我们在宇宙中的位置。韦伯是由美国国家航空航天局及其合作伙伴欧洲航天局和加拿大航空航天局领头的一个国际项目。

  作者: Ann Jenkins

  FY:徐戈

  转载还请取得授权,并注意保持完整性和注明出处

詹姆斯·韦伯太空望远镜抵达目的地,距离地球约160万公里

科幻网1月25日讯(朱曦薇) 据外媒报道,NASA詹姆斯·韦伯太空望远镜使用其机载推进器超过5分钟(297秒),对望远镜的轨道进行了发射后的最后一次航线修正。这次中途修正使韦伯望远镜进入了它在第二个太阳-地球拉格朗日点的最终轨道,或称L2,离地球大约有100万英里(约160万公里)。

地球上的控制人员将在未来几个月内对韦伯望远镜进行微调,使其适合科学使用。由于韦伯望远镜太大,无法以完整状态进入轨道,它必须在火箭内折叠发射。它在到达太空时开始了极其复杂的变形和展开的程序,这是以前韦伯望远镜没有尝试过的。另一方面,韦伯望远镜在1月8日完成了主要部署。

为了成功完成目标任务,韦伯望远镜需要进入其最终的轨道位置。如果中途没有进行修正,韦伯望远镜可能最终进入不正确的轨道,或者完全错过目标路线。这种程度的失败可能会危及任务的可行性。

值得庆幸的是,韦伯望远镜成功地进入了正确航线。NASA戈达德太空飞行中心的韦伯望远镜项目经理在一份声明中表示,过去的一个月里,韦伯望远镜取得了令人难以置信的成功,这要归功于所有为确保任务成功奉献了多年,甚至几十年的人。

韦伯望远镜的轨道将为它提供广阔的视野,并让它的光学设备和科学设备有机会冷却到可以操作和进行最佳测试的程度。

然而,我们还需要等待一段时间才能开始使用韦伯望远镜进行观测。在调试之前,科学家和工程师将开始仔细对准望远镜的镜面,并测试其所有的传感器,以确保他们准备好获取宇宙中最古老的恒星和星系的第一批照片。

如果一切顺利,韦伯望远镜拍下的第一批照片最早可能在今年夏天被传送到地球。

詹姆斯·韦伯太空望远镜团队中的一位天文学家解释了“第一台光机”

詹姆斯·韦伯太空望远镜计划于2021年12月18日进入太空。 天文学家希望通过它找到宇宙中最早形成的星系,将在其他行星周围寻找类似地球的大气层,并完成许多其他科学目标。 Marcia Rieke是一名天文学家,也是韦伯望远镜上的近红外相机(简称NIRCam)的主要调查员。Rieke参与了相机和整个望远镜的开发和测试工作。

为了看到宇宙深处,望远镜有一个非常大的镜子,必须保持极度低温。但是把这样一个脆弱的设备运到太空中并不是简单的任务。Rieke和同事们必须克服许多挑战,以设计、测试并很快发射和校准有史以来最强大的太空望远镜。

年轻的星系和系外行星的大气层

韦伯望远镜有一个直径超过20英尺的镜子,一个网球场大小的遮阳板来阻挡太阳辐射,还有四个独立的相机和传感器系统来收集数据。

它的工作原理有点像一个卫星天线。来自恒星或星系的光线将进入望远镜口,从主镜上反弹到四个传感器上。NIRCam,拍摄近红外图像;近红外光谱仪,可以将来自选定来源的光线分成不同的颜色,并测量每种颜色的强度;中红外仪器,拍摄图像并测量中红外的波长;以及近红外成像无缝隙光谱仪,将科学家指向卫星的任何物体的光线分割并测量。

这种设计将使科学家能够研究银河系中的恒星是如何形成的,以及太阳系以外的行星的大气层;甚至有可能弄清这些大气层的组成。

自从爱德文·哈勃证明遥远的星系与银河系一样后,天文学家们就问:最古老的星系有多老?它们最初是如何形成的?它们又是如何随时间变化的?韦伯望远镜最初被称为“第一台光机”,因为它的设计正是为了回答这些问题。

该望远镜的主要目标之一是研究靠近可观测宇宙边缘的遥远星系。来自这些星系的光线需要数十亿年的时间才能穿过宇宙到达地球。Rieke估计和其同事将用NIRCam收集的图像可以显示出大爆炸后仅3亿年形成的原生星系--当时它们的年龄只有现在的2%。

寻找大爆炸后形成的第一批恒星的聚集地是一项艰巨的任务,原因很简单。这些原生星系非常遥远,所以看起来非常暗淡。

韦伯的镜子由18个独立的部分组成,能够收集到的光线是哈勃太空望远镜镜子的6倍以上。遥远的天体看起来也非常小,所以望远镜必须能够将光线尽可能地聚焦。望远镜还必须应付另一个复杂的问题。由于宇宙正在膨胀,科学家们将用韦伯望远镜研究的星系正在远离地球,而多普勒效应也开始发挥作用。就像救护车经过并开始远离你时,其鸣笛的音调会下移并变得更低,来自遥远星系的光的波长也会从可见光下移到红外光。

韦伯探测的是红外线--它本质上是一个巨大的热望远镜。为了在红外光中“看到“微弱的星系,望远镜需要特别冷,否则它看到的将是自己的红外辐射。这就是隔热罩的用处。隔热罩是由涂有铝的薄塑料制成的。它有五层厚,尺寸为46.5英尺(17.2米) 69.5英尺(21.2米),将使镜子和传感器保持在零下234摄氏度。

韦伯望远镜是一个令人难以置信的工程壮举,但如何将这样的东西安全地运到太空并保证它能正常工作?

测试和演练

詹姆斯·韦伯太空望远镜将在距离地球100万英里的轨道上运行--大约是国际空间站的4500倍,远得无法由宇航员提供服务。

在过去的12年里,该团队测试了望远镜和仪器,摇晃它们以模拟火箭发射,并再次测试。一切都经过冷却,并在轨道的极端工作条件下进行测试。

测试之后是演练。该望远镜将由通过无线电链路发送的指令进行远程控制。但是,由于望远镜将是如此遥远--一个信号需要6秒钟才能传到一个方向--所以没有实时控制。因此,在过去的三年里,Rieke的团队一直去巴尔的摩的太空望远镜科学研究所,在一个模拟器上进行演练任务,涵盖了从发射到日常科学操作的一切。团队甚至还练习了处理潜在的问题,这些问题是测试组织者扔给他们的,被称之为“异常“。

需要进行一些调整

韦伯团队将继续测试和排练,直到12月的发射日期,但在韦伯被折叠并装入火箭后,团队的工作远未完成。

团队需要在发射后等待35天,让部件冷却后再开始对准。在镜子展开后,NIRCam将抓拍各个镜段的高分辨率图像序列。望远镜团队将分析这些图像,并告诉马达以亿分之一米为单位调整镜段。一旦马达将镜子移到位置上,他们将确认望远镜的对准是完美的。这项任务非常关键,所以将有两个相同的NIRCam--如果其中一个出现故障,另一个可以接管对准工作。

这个对准和检查过程应该需要六个月的时间。完成后,韦伯将开始收集数据。经过20年的工作,天文学家们即将有一个能够窥视宇宙中最遥远的地方的望远镜。

詹姆斯·韦伯空间望远镜首次拍摄到星光,詹姆斯韦伯望远镜能看多远

詹姆斯韦伯望远镜能看200亿光年的距离。

詹姆斯韦伯望远镜能看这么远的距离,可谓是科学中的奇迹,200亿光年,就是光速传播200亿年的距离,这确实是个天文数字中的天文数字,很多人恐怕连想都不敢想。笔者认为,这个望远镜能看这么远,当初设计者设计它时的初衷并不是用来观察星系,而是想尽可能的探索宇宙的边界,想要验证已经提出了的假想和证明新提出的宇宙理论,比如宇宙大爆炸理论,宇宙扩张理论。因为这些理论涉及的都是宇宙极限的问题,所以说就需要尽可能的增加天文望远镜的观测范围,如果只是为了观察星光,不需要那么远的距离,除了拍摄星光,詹姆斯韦伯望远镜还有以下三个功能:

1、詹姆斯韦伯空间望远镜除了拍摄星光,还有探测宇宙射线的功能:这里的射线并不仅仅是那种充斥在宇宙中的各种杂乱射线,詹姆斯韦伯望远镜所携带的敏感的捕捉装置,可以捕捉到从宇宙边缘辐射过来的远古射线,然后解析这些射线的衰减,从而得出宇宙存在的时间,所以说,詹姆斯韦伯空间望远镜有探测和解析宇宙射线的功能。

2、詹姆斯韦伯空间望远镜除了拍摄星光,还有探测磁场的功能:科学家为望远镜加装探测磁场的仪器的目的是探测新的星球或恒星,因为只有星球和恒星才拥有相对恒定的磁场,这样望远镜就可以探测到更多恒星和行星。

3、詹姆斯韦伯望远镜除了拍摄星光,还可以拍摄黑洞:黑洞并不能直接拍摄,而是用衍射原理间接拍摄,而詹姆斯韦伯望远镜可观测距离足够远,于是可以大概率的遇到黑洞,这样就有机会拍下来。

詹姆斯·韦伯空间望远镜将如何让我们看到更多未知的宇宙

  詹姆斯·韦伯空间望远镜,这台备受期待的太空望远镜、带有革命性的新望远镜,在成本不断膨胀和几经延迟发射之后,终于有望隆重登,NASA确认,韦伯望远镜的发射可能将于12月22日左右发射,这台望远镜的发射,已经推迟了十年之久,造价也大幅超出预算约90亿美元。议员们和科学家们都在担心,该项目可能会侵占其他研究领域的资金,但也有许多其他科学家们相信,韦伯望远镜的高成本和漫长等待都是值得的。

  韦伯望远镜的构思灵感来自哈勃太空望远镜。哈勃太空望远镜是一台拥有31年 历史 的天文望远镜,曾拍摄到许多令人惊叹的宇宙星系照片,韦伯望远镜弥补了哈勃的不足之处。到目前为止,还没有像韦伯这样的望远镜,这台新的天文望远镜,预期将从赤道附近的法属圭亚那北部发射,当你看到韦伯进入太空时,这是人类的创造力和所有学科力量的集中体现。

  这个最新的空间望远镜也因为两个功能而独一无二。首先,韦伯望远镜很大。它有一个直径21.3英尺的主镜。这面巨大的主镜,将使得韦伯望远镜成为人类有史以来建造的看得最深远的望远镜。其次,韦伯望远镜采用红外线观测宇宙。红外线是波长比可见光稍长的电磁波。所以,韦伯望远镜将是太空中唯一一台可以进行远距离观测的红外线望远镜。能力和韦伯望远镜最接近的哈勃望远镜,主要在可见光范围内工作,红外观测范围有限。

  多亏了韦伯望远镜的巨大尺寸和红外观测,未来天文学家们将有机会以下面五种方式 探索 宇宙。

  了解早期星系的形成和发展

  望远镜的一个重要用途实际上和时间机器差不多,因为距离就是回顾时间。研究人员打算使用韦伯望远镜的摄像机去“时间旅行”,回到宇宙大爆炸之后早期星系形成的那一瞬间。

  当我们在观察几光年之外的遥远星系时,我们看到的并非星系最近的状态。以光年为单位的距离,其实就是该星系发出的光到达我们的地球所需要的年数。例如,离我们最近的星系是大犬座矮星系,距离我们大约2.5万光年。因此,大犬座矮星系发出的光,需要经过2.5万年才能到达地球。这意味着,当我们观察大犬座矮星系的时候,我们看到的其实是大犬座矮星系在2.5万年前的样子。

  科学家们对太空的观测越深远,他们能看到的星系越古老。韦伯望远镜是迄今为止观测距离最远的望远镜,可以发现人类可以观察到的最早星系。为了了解星系的形成,艾森斯坦等科学家将观测数个处于不同生命阶段的星系,然后将它们的发展时间整合到一起。

  韦伯望远镜的红外观测能力对于观察这些星系也至关重要。来自遥远星系的光会被膨胀的宇宙拉长。等光线抵达我们的望远镜时,光的原始波长会从可见光或紫外线转变成红外线。幸运的是,接受红外信号正是韦伯望远镜的拿手好戏,这是人类第一次在太空使用大型冷望远镜来观测这些红外波长。

  哈勃太空望远镜已经成功捕捉到从遥远星系发出的最蓝的光芒中延伸出来的波长最短的红外线。而已退役的斯皮策红外线太空望远镜比韦伯望远镜要小很多,无法看到遥远的太空。韦伯望远镜在深入太空和回望太空这两方面尤其出色,届时韦伯望远镜或可以捕捉到正处于成长过程中的遥远星系。

  寻找其他行星上可能存在的生命化学特征

  如果地球以外存在生命,那么这些生命会释放出独特的化学特征,例如通过呼出二氧化碳和光合作用产生氧气,从而改变行星。分析行星大气中的化学物质不仅可以帮助科学家们寻找生命,也能让他们评估一颗行星的宜居性。

  韦伯望远镜可以检测红外波长,以识别太阳系之外的行星——系外行星——大气中存在的水和甲烷等化学物质。

  韦伯望远镜上的两种仪器,可以让科学家们破解来自太阳系之外的红外信号波长。望远镜在观察某一颗恒星时,如果有系外行星抢镜头,恒星光的某些能量会下降,并且受影响的能量与系外行星的大气化学物质相对应。如果韦伯望远镜碰巧在对的时间观察对的恒星,那么它可以通过分析恒星光中的光点,来分析该恒星的行星大气化学组成。

  系外行星科学作为一个研究领域的时间并不长。自1992年首次发现系外行星以来,科学家们已经在宇宙中发现数千颗奇异的星系,它们无处不在。

  但是,人类对这些系外行星的了解,也只是停留在知道它们的存在而已。基于当前的技术,比如哈勃望远镜或其他地基红外线望远镜,对我们感兴趣的新系外行星进行红外光谱分析十分困难。与韦伯望远镜相比,哈勃望远镜的红外能量带要窄很多。地基望远镜则会受到地球大气的影响,地球大气层本身也会吸收和分散红外光。另外,地球也会发出背景红外辐射,会淹没来自深太空的微弱信号。但是,在太空中,韦伯望远镜不会有这些烦恼,同时韦伯望远镜还将用来研究各种木星或海王星大小的系外行星。

  哈勃望远镜在可见光(左)和红外线(右)下观察到的鹰星云中的“创生之柱”看起来截然不同。韦伯望远镜的红外观测可以让科学家们透过恒星摇篮的尘埃面纱,捕捉恒星形成的画面。

   观察恒星的诞生

  恒星的诞生之地满是尘埃。尽管拍摄出来的照片确实瑰丽壮观,但当科学家们以可见光观察这些云团时,尘埃会阻止科学家们一探云团中心的究竟。好在恒星发出的红外光可以穿透尘埃,让科学家得以有新的办法去 探索 曾经的画面。

  红光在地球大气尘埃中的穿透能力优于其他波长更短的蓝光,相同的原理也解释了为什么红外光比可见光在尘埃笼罩的星系中穿透得更远,如果你看落日,你会发现此时的太阳要比白天的时候更红彤彤,原因是一样的。

  但是,哈勃望远镜有限的红外观测能力只是触及恒星形成研究的皮毛而已;韦伯望远镜更广泛的红外观测范围可以让科学家们更深入地观测尘埃。

  恒星诞生于尘埃最密集之处,那里也最难看透。但得益于韦伯望远镜的高红外灵敏度和惊人的分辨率,科学家们或许能够透过尘埃,以前所未有的细节辨认这些“襁褓中的”恒星。或许,韦伯望远镜还能帮助科学家弄清楚尘埃是如何孕育出恒星的,以及恒星为何以星团的形式形成,还有行星是如何围绕一颗恒星形成的。

  M87星系中央的超大质量黑洞,这是人类史上第一个捕捉到的黑洞影像。韦伯望远镜可以帮助科学家观察围绕黑洞运行的恒星。

   从不同的角度研究黑洞

  任何东西都无法逃离黑洞,光也 不行;所以从技术上来讲,黑洞是看不见的。不过,我们可以看到围绕黑洞运行的各种物体——恒星、尘埃和整个星系。为了研究黑洞,科学家们仔细观察了这个恒星乐园,类似于通过研究阴影来了解投下阴影的物体。

  过去,科学家们曾使用X射线望远镜来研究黑洞的特点物理类型。这些望远镜观察的是温度高达数百万度且足以产生X射线的现象,比如恒星在太靠近黑洞时被猛烈地撕碎等。韦伯望远镜的红外仪器可以让科学家们观察黑洞角落里发生的其他事件,特别是较低温度的气体和恒星在黑洞周围的活动。

  恒星聚集的地方是一片尘埃;幸运的是,韦伯的红外线眼睛可以穿透尘埃,提供宝贵的数据,来帮助科学家们了解黑洞周围恒星的温度、速度和化学组成。科学家们然后可以用这些数据来了解更多关于黑洞质量和大小的信息,以及黑洞如何吞噬恒星的信息。

   出人意料的其他发现

  就尺寸、灵敏度和波长范围而言,韦伯望远镜独一无二。所以,韦伯望远镜有很大机会,可以为科学家们带来他们从未见过的东西,或许是完全颠覆现有宇宙理论的现象。

  许多科学家都在祈祷韦伯望远镜成功发射一样,他们等不及想看到韦伯望远镜进入太空。很多人从2001年开始参与韦伯望远镜的构想,他们希望在自己决定退休之前,可以看到这一切的尘埃落定。(匀琳)

詹姆斯·韦布望远镜近期的观测结果传递了哪些信息宇宙大爆炸真的存在吗

对于未知的事物,人们总是怀着一颗好奇的心,而现在最未知的事物就是宇宙的研究了,宇宙是如此的庞大,我们可观测到的宇宙就已经大到离谱了,而且还有不可观测的宇宙到底有多大更是没有人知道,在整个宇宙空间里面,地球或许连一颗尘埃都算不上。詹姆斯·韦布望远镜近期的观测结果就传递了一些信息到底传递了哪些信息呢?我们就来好好的聊一聊这个话题。
这个望远镜它也是人类迄今为止建造的最强大以及最贵的红外波段太空望远镜,它在太空领域上为我们提供了很多有用的价值,也是我们直接窥探太空以及宇宙的重要工具之一。这一次望远镜他所传回来的观测结果传递了一些比较惊讶的星系,这些星系出奇的光滑,而且又很小,显得非常古老。从他传回来的照片当中,就好像是在看满天星光一样,充满了光点,确实很漂亮。
但这一个画面也让很多的人产生了恐慌,因为他们想到了宇宙大爆炸。那么宇宙大爆炸到底存不存在呢?很明显宇宙大爆炸是真实存在的。宇宙它是一个无限循环的过程,但这个循环我们普通的人可能一辈子或者是整个人类文明存在的时候都不会见证,因为他历经的年数可能达到上一年之久才会来一次大爆炸。有科学家研究地球的诞生,就是因为宇宙大爆炸所产生的尘埃,慢慢的堆积成了一个星系,太阳系也是因此而来。
总的来说,对于宇宙的研究可以让我们深切的了解到这个未知的宇宙,到底有多么的庞大,我们地球是有多么的渺小,人类是有多么的渺小。这也可以让我们敬畏生命,敬畏大自然,敬畏宇宙,虽然目前我们能够直接到达的星系就只有在我们太阳系之内,但是我相信,随着我们科技不断的发达,一定会让我们探究到太阳系之外乃至整个宇宙。

韦伯太空望远镜拍下海王星照片!照片中有哪些值得关注的信息

韦伯太空望远镜拍下海王星照片!照片中有哪些值得关注的信息?

各位网友们大家好,韦伯太空望远镜拍下海王星照片,照片中最突出的是海王星环,由于与地球的角度不同,它的环与其星球程稍微倾斜的一种状态。可以看到一颗蔚蓝色的星球以及它的光环。

这一次我们首次拍摄到了海王星的星环,因为之前我们所拍摄的以及合成图像仅仅是一个蓝色球体,但是在今天我们得知海王星也有自己的星环。这是由于一些碎冰以及尘埃组成的物质,由于引力的作用而形成的星环。大家最熟悉的星环就是木星星环,就是由于其体积太过于庞大,而且附近有很多的陨石,都被牢牢地吸附在了星球的附近。

而这次NASA所公布的画面除了海王星的照片。还有一张宇宙深空的照片。从照片中我们可以清晰的看到宇宙的大量星系的存在,我们可以看到无数的星球在这个宇宙中存在着,所以我相信外星人也一定是存在的。海王星和天王星都属于固体星球,被大量的冰层所覆盖,所以也有很多人称为冰巨星,就是因为它们距离太阳太过于遥远,导致其被大量的冰层所覆盖,而且据说某一颗星球上下着钻石雨,是因为其独特的构造和气候而形成。

不得不说宇宙实在太大,我们人类发展至今仅仅在月球上留下过人类的足迹,我们人类甚至没有到过火星。所以这个世界的太过奥秘我想我们都无从解释,所以这也是很多神话故事的来源,这属于人类对于未知世界的美好向往,对于可知世界的憧憬。而我们需要对于宇宙有更多的了解,对于整个世界有更加充足的了解,这样才能让我们人类的生活更加没美好。

韦伯太空望远镜主镜被太空陨石砸中!受损的情况怎么样

目前这个太空望远镜的主镜已经被永久损坏,不能够再继续承担拍摄任务。可以说此次的损失是非常严重的,但是仍然不影响太空望远镜后续的主要工作。

人类对于太空探究从来没有停止,早在上个星期开始就已经发射了各种各样的太空望远镜。其中最有名的应该要数美国航天局发射的韦伯太空望远镜,这种太空望远镜在太空当中能够观测到更远的距离。一直以来都承担的重要责任,同时也为科研人员传回来的更多太空当中的画面。

太空望远镜遭到陨石袭击。

根据美国航天局的报告,韦伯太空望远镜在太空当中执行正常任务时突遇陨石袭击。并且在此次陨石撞击的过程当中,韦伯太空望远镜的一个主镜遭到了严重破坏。并且在后续的执行任务过程当中,不能够再继续打开。也就是说此次破坏是属于永久破坏,除此之外仍然有其他五处地方受到了轻微损害。

太空望远镜是一项非常先进的设备。

很多人对太空望远镜并不是很了解,主要是太空望远镜发射的时间一般都要早于现代。这其中有韦伯太空望远镜,所包含的科技水平是最高的。太空望远镜在宇宙当中承担的重要责任可以说,如果没有太空望远镜的存在,那么人类就无法真正观测到地球以外的星球。

要提前预警。

在此次事件发生之后,也给了各个国家航天局一个警示。宇宙当中存在着很多不确定的陨石,如果没有提前预测陨石活动的轨迹。那么很有可能会对自己国家发射的太空设备造成损失,一个国家将太空观测设备发射至太空当中需要耗费大量的人力及物力。如果因为只是没有预测陨石痕迹而造成的设备损坏,这未免有些得不偿失。

NASA公布韦伯太空望远镜首批彩色照片,这张照片价值几何

当地时间7月11日,美国美国总统潘基文依据社交媒体发布了韦伯太空望远镜拍照的第一张全数字图像处理。这张名叫“韦伯第一室内空间”的照片表明,星系团SMACS0723包括了数千颗大行星,他们间距地球46亿光年。这一次,詹姆斯韦伯太空望远镜初次送回了照片。我个人觉得是一件很幸福的事情。这代表着望眼镜工作中正常的。将来,它不但能为人们探寻银河系和别的星球的宇宙空间状况产生新的发现。

还会给外星球的观察和分析产生更多的是科学合理提升。最先,发送韦伯太空望远镜有益于发觉可转移的小行星或星球。在银河系中,有几千亿颗行星,也有数不清的星辰。但现阶段在这里数不清的行星中,与地球绝大多数自然环境类似的非常少。在这个社会迅速发展的时期,他们的地球自然环境逐渐遭到破坏。环境污染问题,水源难题这些未来会变成更高的难题,还会威协到人类文明的生命。

因此为了能持续我们人类的性命,韦伯太空望远镜发射成功,具备划时代的含义。依据CNN和NASA的信息内容,那也是詹姆斯韦伯太空望远镜拍照的太空长室内空间最明确的红外线图象。依据美国宇航局的观点,宽阔室内空间遮盖的天空大概有一粒沙子的尺寸,务必在地面上伸出。这张照片是通过近红外光谱仪照相机在12.5钟头内拍照的不一样光波长光的图像合成的,其红外线光波长的深层超过了哈勃太空望远镜必须数周才可以做到的视角。

照片里的星系团SMACS0723包含数千颗大行星,间距地球46亿光年。照片中,星系团就像一个高倍放大镜,身后的物件清楚可见。这被称作吸引住摄像镜头常用工具,它创造了韦伯太空望远镜的第一个令人难以置信的深视场角前视图。因为哈勃望远镜的使用期限早已超出10年,在检测情况下经常会出现和产生系统化难题。詹姆斯韦伯望远镜的发送不但能够替代哈勃望远镜的部位。