投稿|探索宇宙起源:百亿美金“鸽王”韦伯的背后故事( 三 )


跟哈勃太空望远镜相比,因为哈勃主要在紫外到近红外波段工作,所以它对温度或者说地球大气,及周围天体的红外辐射不是很敏感 。它在近地轨道也可以进行一些正常的运行 。
但如果你想工作到更长的波段,詹姆斯韦伯的波长要比哈勃长很多 。哈勃最长波长是 2.5 微米,但詹姆斯韦伯的最长波长是 28 微米,超过了 10 倍,所以它被放在离地球相当遥远的地方 。
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图|哈勃与韦伯波段差异 图源:NASA and J. Olmstead
《硅谷101》:我简单总结一下,我们之所以要把望远镜放到太空里,是为了避免地球上红外波段的干扰 。哈勃望远镜的观测范围可以说是可见光加上一些红外波段的不可见光 。但詹姆斯韦博的观测范围含全红外波段 。
吕建伟:对,可以这么说 。它光学也有一点可以拍摄,但不是主要功能 。
《硅谷101》:哈勃望远镜对天文学有过很多重要的贡献 。可不可以简单介绍一下,它对天文学的重要贡献是什么?为什么把望远镜放到太空中,会让那么多科学家都非常激动?它到底可以做些什么?
吕建伟:哈勃太空望远镜做出了非常多的科学发现,很难挑出一个大家公认一致的最重要的贡献 。但是我个人觉得最知名的是「哈勃极深场」的这个天区 。哈勃在它运行近 30 年的时间内,在天空中一个特定的位置进行了反复多次、多波段的观测,达到了 22 天的曝光时间 。即望远镜在那个点一动不动盯了 22 天,收集该方向上宇宙遥远的星光信号 。
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图|哈勃极深场 图源:NASA
它在那个很小的区域,发现了一万多颗遥远的星系 。大家公认宇宙现在的年龄是 138 亿年 。而哈勃通过极深场看到了在宇宙年龄 5 到 6 亿年间的星系信号 。这算是目前为止人类看到过最遥远的宇宙的星光信号 。这是人类目前的极限 。
哈勃它相对较小,且工作波段偏蓝,而不是特别在红外波长长的地方 。所以他对最早期的这种星系的限制比较少,只是能模糊看到一些斑点,并不清楚具体性质 。
《硅谷101》:我们可不可以这样理解,如果想要探索宇宙起源,用哈勃望远镜相当于看到了宇宙在恒星、行星形成的幼年时期的照片;但是用詹姆斯韦伯,可以看到更早的婴儿时期的照片 。
吕建伟:对,哈勃目前探测的极限是宇宙年龄为 5 到 6 亿年的星系,詹姆斯韦伯大致能看到宇宙年龄在 1 到 2 亿年时星系,或者别的恒星的信号 。这个宇宙时期到底存不存在星系或者恒星?如果存在它们的性质是什么?大家都不知道 。很多猜测都需要我们用詹姆斯韦伯观测 。
《硅谷101》:照片拍回来后可能就是龙凤主要去研究的东西了 。相当于建伟在前面造望远镜,龙凤期待望远镜传回的照片帮助拓展研究 。
龙凤:可能我们俩都会用到照片来做科学研究 。对于我自己的研究方向,哈勃也做了很多电子性的工作 。我的方向大致是研究行星怎么形成 。
太阳系里几大行星几乎在同一个平面上围绕着太阳运动 。我们可以假想行星形成的过程在一个很薄的盘形平面完成 。这个假想通过哈勃在 20 年前传回的照片得到证实 。它帮助我们了解到这种结构非常广泛存在,所以星系形成的过程到处都有 。借此我们发现了那么多系外行星 。

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