耗资110亿美元,人类最强大的望远镜即将升空,比中国天眼更强大( 二 )
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詹姆斯·韦伯太空望远镜 。 图片来源:NASA
并且在这个位置 , 地球视直径可以永远地遮挡大部分的太阳辐射 , 地球将完全处于阴暗面 , 最大程度地减少观测时来自太阳光的干扰 。 韦伯望远镜也选择始终背对地球 , 将镜片指向背对太阳的宇宙深空 , 观测隐秘的宇宙 。
但这也是一个孤独的点 , 因为人类将无法到达对其进行维修 , 以后的运行和维修都将靠韦伯自身完成 。
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第二个拉格朗日(L2)
从发射到稳定工作 , 韦伯望远镜将面临精心编排的六个月的准备任务 。 韦伯望远镜将到达既定轨道之后 , 韦伯会展开遮阳板 , 部署主镜和次镜 , 然后用两个月时间同步和对齐镜面以及望远镜光学元件 , 再用一个月的时间校准各种仪器 。 一切顺利的话 , 2022年6月 , 人类将会收到韦伯太空望远镜的处女秀 。
韦伯将在距离地球150万公里的太空成功运行至少五年 , 但是耗巨资建造的望远镜一般都会负荷工作数十年 。
在过去31年中 , 哈勃太空望远镜改变人类对宇宙的理解 , 而韦伯望远镜比哈勃强大约100倍 , 因此 , 如果一切按计划进行 , 韦伯望远镜将揭示更加隐秘的宇宙深空 , 通过观察宇宙现象来重塑人对宇宙的认识 , 那么韦伯望远镜将带来哪些突破呢?
寻找宇宙中的第一道光
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詹姆斯·韦伯太空望远镜寻找宇宙中的第一道光 。 图片来源:NASA
韦伯太空望远镜拥有强大的红外光观测系统 , 它所能观测到的其中大部分光波波长比哈勃望远镜所能看到的要长 , 这意味着韦伯可以观测到从更遥远星系发出的光 。 因为这些穿梭宇宙的光随着宇宙膨胀 , 波长持续被拉长 , 即波长较短的光(比如蓝光)变成波长较长的光(比如红光或者红外光)从而使一般望远镜不可见 , 这就是引力红移效应 。
宇宙学理论认为宇宙始于138亿年前的大爆炸 , 爆炸之后的宇宙立即开始膨胀并冷却下来 。 大爆炸一秒之后 , 宇宙的直径膨胀到百万亿英里 , 平均温度是100亿摄氏度 。 大爆炸后约40万年 , 宇宙直径达到一千万光年 , 温度下降到了3000摄氏度 。 在这段期间 , 宇宙就像一锅均匀的汤 , 充斥着高能粒子、辐射、氢和氦 , 没有任何结构可言 。 如果这个时候有人观察宇宙 , 会发现宇宙就像一个巨大的保温灯一样发出暗红的光 。
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詹姆斯·韦伯太空望远镜红外波段范围 。 图片来源:NASA
随着宇宙变得越来越大 , 温度越来越低 , 早期宇宙逐渐变得越来越稀薄 , 变得越来越黑暗 , 这就是科学家所说的宇宙的“黑暗时期” 。
黑暗时期的宇宙并不是完全均匀 , 在引力的作用下 , 小区域内的气体开始互相聚集 , 密度越来越大 , 平滑的宇宙变得充满小气体团 , 这些团块最终形成恒星 , 星系 , 以及宇宙中其他所有东西的种子 。
在引力的作用下 , 第一批恒星和星系形成 , 开始发出宇宙的第一道光线 , 自此宇宙黑暗时期结束 。
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宇宙大爆炸阶段
虽然科学家推测大爆炸后约40万年到10亿年的时期 , 第一批恒星和星系照亮了宇宙 , 为今天的星系演化奠定了基础 。 但是他们并不清楚第一道光到底是什么时候诞生的?宇宙之中恒星首先形成还是星系首先形成?
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