王治鈞 袁懋

人類(lèi)探索宇宙的征程充滿未知，而太空望遠(yuǎn)鏡則是人類(lèi)望向深空的眼睛。1609年，意大利天文學(xué)家、物理學(xué)家伽利略設(shè)計(jì)并制造了世界上第一臺(tái)光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡，幫助人類(lèi)第一次看清了地球附近的天體。

2021年，由美國(guó)航空航天局發(fā)射的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（以下簡(jiǎn)稱“韋伯太空望遠(yuǎn)鏡”），是人類(lèi)迄今為止制造的口徑最大、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的光學(xué)紅外太空望遠(yuǎn)鏡。

TED大會(huì)在2022年先后邀請(qǐng)了兩位科學(xué)家介紹、分享韋伯太空望遠(yuǎn)鏡相關(guān)的天文物理知識(shí)：一位是諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者美國(guó)天體物理學(xué)家約翰·C·馬瑟（John C. Mather），他1995年就加入韋伯太空望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目，擔(dān)任高級(jí)項(xiàng)目科學(xué)家；另一位是韋伯太空望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目科學(xué)家、大學(xué)天文學(xué)研究協(xié)會(huì)副主席海蒂·哈默爾（Heidi Hammel）。

韋伯太空望遠(yuǎn)鏡

強(qiáng)在哪里？

于1996年立項(xiàng)開(kāi)發(fā)的韋伯太空望遠(yuǎn)鏡，是全球第一款超級(jí)紅外線太空望遠(yuǎn)鏡，口徑達(dá)到6.5米，是1990年美國(guó)研制、發(fā)射的空間望遠(yuǎn)鏡——哈勃空間望遠(yuǎn)鏡口徑的6倍。

這部太空望遠(yuǎn)鏡擁有18片鍍金主鏡片、5張薄如蟬翼的聚酰亞胺隔熱罩、低至零下223攝氏度的工作溫度。

韋伯太空望遠(yuǎn)鏡有4個(gè)主要科學(xué)目標(biāo)：尋找宇宙大爆炸后，早期宇宙中誕生的第一批恒星和星系；研究星系從形成到現(xiàn)今狀態(tài)的演化；了解恒星-行星系統(tǒng)的形成；研究行星系統(tǒng)的物理和化學(xué)性質(zhì)，研究其存在生命的可能性。

在飛離地球的過(guò)程中，韋伯太空望遠(yuǎn)鏡自動(dòng)完成了各種復(fù)雜的伸展動(dòng)作，并成功運(yùn)行，成為新的太空天文觀測(cè)站。目前，韋伯太空望遠(yuǎn)鏡陸續(xù)發(fā)布了多個(gè)驚艷天體物理學(xué)界的成果，揭開(kāi)了人類(lèi)以前從未觀測(cè)到的全新宇宙區(qū)域的面紗。

哈勃空間望遠(yuǎn)鏡位于距離地面600千米的低軌道位置上，即使其光學(xué)儀器發(fā)生故障也可以前去維修。而韋伯太空望遠(yuǎn)鏡距離地球150萬(wàn)千米，是地球至月球距離的4倍，這意味著即使其出現(xiàn)故障也不可能派遣維修人員。

韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的

新發(fā)現(xiàn)

韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的關(guān)鍵科學(xué)目標(biāo)之一，是要研究星體是如何形成的，而船底座是進(jìn)行此項(xiàng)研究的最佳地點(diǎn)。

船底座是龐大而又明亮的星云，距離地球約7600光年，那里是“恒星托兒所”，新的星體會(huì)在此誕生。

韋伯太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的船底座星云圖像呈現(xiàn)了它與眾不同的面貌——它就像一座被侵蝕的海岸懸崖，若隱若現(xiàn)，上面點(diǎn)綴著數(shù)百顆天文學(xué)家從未見(jiàn)過(guò)的恒星。這張照片還包含了一些科學(xué)家無(wú)法解釋的構(gòu)造，比如一個(gè)奇怪的彎曲特征。

研究這些圖像可以揭示分子的溫度、壓力和運(yùn)動(dòng)，幫助科學(xué)家揭示宇宙的歷史、反演太陽(yáng)系的形成過(guò)程。

宇宙中有其他生命體嗎？

在韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的幫助下，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了TRAPPIST-1星系，該星系由一顆紅矮星和七顆地球大小的行星組成，它們距離地球約39.13光年，其中幾顆行星位于恒星的宜居帶或附近，那里可能存在液態(tài)水。天文學(xué)家相信它們是研究太陽(yáng)系外行星適合生命存在的最好實(shí)驗(yàn)室。

迄今為止，韋伯太空望遠(yuǎn)鏡得到了一些初步結(jié)果，但還不足以確定這些行星的大氣層成分。如果這些行星有大氣層，并且含有二氧化碳或甲烷，那么韋伯太空望遠(yuǎn)鏡有望在未來(lái)數(shù)月或數(shù)年內(nèi)探測(cè)到它們。

人類(lèi)仰望星空、探索宇宙，是為了探究神秘宇宙與人類(lèi)文明的本質(zhì)。在這個(gè)過(guò)程中，中國(guó)科學(xué)家也積極參與，并計(jì)劃在2023年發(fā)射中國(guó)首個(gè)大型空間巡天望遠(yuǎn)鏡，它將與中國(guó)空間站共軌飛行，打造中國(guó)的“深空之眼”。讓我們一起期待吧！