美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)公布了詹姆斯?韋伯太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的首批宇宙深空?qǐng)D像。全彩圖像表明望遠(yuǎn)鏡運(yùn)行比預(yù)期要好，讓科學(xué)家們激動(dòng)不已，也讓公眾眼花繚亂。韋伯望遠(yuǎn)鏡是迄今為止最強(qiáng)大的太空天文臺(tái)，其主鏡直徑為 6.5 米，而哈勃望遠(yuǎn)鏡的主鏡直徑為 2.4 米，這使韋伯望遠(yuǎn)鏡聚光能力大約是哈勃望遠(yuǎn)鏡的 7 倍，因此有能力看到更遙遠(yuǎn)的過(guò)去。韋伯望遠(yuǎn)鏡拍攝的首批圖像展示了人類之前看不見的宇宙圖景，為科學(xué)家研究古代新生宇宙提供了新視角。
另一個(gè)關(guān)鍵的區(qū)別是，韋伯配備了相機(jī)和其他對(duì)紅外輻射敏感的儀器。宇宙膨脹導(dǎo)致正常情況下的可見光逐漸拉成波長(zhǎng)更長(zhǎng)的紅外線，人肉眼通常是觀察不到的。
但哈勃望遠(yuǎn)鏡也有優(yōu)勢(shì)。其運(yùn)行在近地軌道上，宇航員可以修理?yè)p壞或磨損的組件，或安裝更強(qiáng)大的新儀器。這些修修補(bǔ)補(bǔ)能延長(zhǎng)哈勃望遠(yuǎn)鏡的壽命，遠(yuǎn)超出最初設(shè)計(jì)。
本周二公布的宇宙圖像和其他數(shù)據(jù)由專家們從一系列可能的來(lái)源中挑選出來(lái)，其中有星系團(tuán) SMACS0723、系外行星的大氣構(gòu)成、南天環(huán)狀星云新彩照、史蒂芬五重星系、船底座大星云，著重展示了韋伯望遠(yuǎn)鏡的探測(cè)范圍和功率。
“它們一直都在那里，”馬里蘭州格林貝爾特 NASA 戈達(dá)德太空飛行中心天體物理學(xué)家簡(jiǎn)?里格比 (Jane Rigby) 說(shuō)，“我們只需要打造一個(gè)望遠(yuǎn)鏡，看看那里有什么。”
韋伯望遠(yuǎn)鏡高級(jí)項(xiàng)目科學(xué)家約翰?馬瑟 (John Mather) 則說(shuō)：“我們正在尋找宇宙大爆炸產(chǎn)生的第一種物質(zhì)。”
在未來(lái)的幾個(gè)月里，NASA 將通過(guò)“早期發(fā)布科學(xué)計(jì)劃”(Early Release Science Programs) 公布更多望遠(yuǎn)鏡圖像。還有一些結(jié)果將于周四公布，其中包括望遠(yuǎn)鏡在太空中展開時(shí)收集的數(shù)據(jù)，以及更遠(yuǎn)的星系圖像。
NASA 負(fù)責(zé)科學(xué)任務(wù)的副局長(zhǎng)托馬斯?祖布臣(Thomas Zurbuchen)透露，“我們最擔(dān)心的只是微隕石環(huán)境，”他指的是 5 月份一顆小太空巖石劃破了望遠(yuǎn)鏡鏡面。他認(rèn)為，一種可能的解決方案是讓望遠(yuǎn)鏡在太空中“向后”飛行，這樣一來(lái)，任何塵埃都將只能擊中鏡子的背面，而不是正面。他還強(qiáng)調(diào)，成功展示圖像并沒有抹去這項(xiàng)超支任務(wù)中不那么光彩的時(shí)刻。“人們告訴我，’在你看到第一張照片后，你就會(huì)忘記，’”祖布亨說(shuō)，“實(shí)際上我們永遠(yuǎn)不會(huì)忘記。我們要吸取這些教訓(xùn)。”
華盛頓大學(xué)天文學(xué)教授布魯斯?巴里克 (Bruce Balick) 談到南環(huán)星云中漂浮的復(fù)雜碳分子時(shí)說(shuō)：“這些恒星中多環(huán)芳烴的形成可能是生命起源中的一個(gè)非常重要部分。”“(圖像)讓我目瞪口呆。”
“我花了有一段時(shí)間才弄明白這張照片在表達(dá)什么，”望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目科學(xué)家安布爾?斯特勞恩 (Amber Straughn) 指著一個(gè)船底座星云圖像中的崎嶇結(jié)構(gòu)說(shuō)。
斯特勞恩補(bǔ)充說(shuō)，圖像不禁讓她聯(lián)想到整個(gè)星云的規(guī)模，充滿了各種恒星和行星。
“我們?nèi)祟愓娴呐c宇宙相連，”她說(shuō)。“我們是由同樣的物質(zhì)組成的。”
“這些圖像讓我大吃一驚，”卡內(nèi)基天文臺(tái)天文學(xué)家艾倫?德雷斯勒 (Alan Dressler) 說(shuō)，他在 30 年前曾參與韋伯望遠(yuǎn)鏡的規(guī)劃。“看來(lái)我還不像我自己想的那么倦怠。”
他補(bǔ)充說(shuō)：“我們對(duì)宇宙的理解將會(huì)像哈勃望遠(yuǎn)鏡那樣深刻，這確實(shí)能說(shuō)明一些問(wèn)題。”我們正在準(zhǔn)備進(jìn)行一場(chǎng)偉大的冒險(xiǎn)。”
隨著各種圖像的陸續(xù)公布，“天文學(xué)家將會(huì)瘋狂地沉迷于其中!”加州大學(xué)圣克魯茲分校研究員、40 年前望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目發(fā)起人加斯?伊林沃思 (Garth Illingworth) 在一封電子郵件中寫道。
科學(xué)家一直在等待韋伯望遠(yuǎn)鏡能像哈勃定義過(guò)去三十年的天文學(xué)一樣，繼續(xù)改變天文觀測(cè)。韋伯最初是下一代太空望遠(yuǎn)鏡，后來(lái)發(fā)展成了紅外望遠(yuǎn)鏡，能夠感知來(lái)自宇宙中最早恒星和星系的熱量。
一個(gè)早期計(jì)劃委員會(huì)得出的結(jié)論是，這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡的直徑至少需要達(dá)到 4 米，才能對(duì)紅外輻射高度敏感，這要耗資 10 億美元。當(dāng)時(shí)的美國(guó)宇航局局長(zhǎng)丹?戈?duì)柖?(Dan Goldin) 擔(dān)心 4 米直徑的望遠(yuǎn)鏡太小，無(wú)法看到第一代恒星，所以把尺寸增加到了 8 米。
然而，如果望遠(yuǎn)鏡的直徑擴(kuò)大一倍，將無(wú)法搭載在任何火箭上。這意味著望遠(yuǎn)鏡鏡面必須是可折疊的，而且必須在太空中展開。NASA 最終確定 6.5 米寬的反射鏡，聚光能力是哈勃望遠(yuǎn)鏡的 7 倍。
此外，望遠(yuǎn)鏡必須冷卻到零下 228 攝氏度，以防止望遠(yuǎn)鏡自身的熱量淹沒來(lái)自遙遠(yuǎn)恒星的微弱輻射。除此之外，NASA 還為韋伯望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)了一個(gè)漫長(zhǎng)而昂貴的測(cè)試項(xiàng)目。結(jié)果成本漲到了 80 億美元。2011 年，美國(guó)國(guó)會(huì)幾乎要取消這個(gè)項(xiàng)目。
“韋伯成了完美風(fēng)暴，”德雷斯勒回憶說(shuō)。“成本越高，它就越關(guān)鍵，不能失敗，這讓它變得更加昂貴。”
在一次早期的測(cè)試中，遮陽(yáng)板撕裂了。NASA 副局長(zhǎng)祖布臣說(shuō)：“當(dāng)你使用一臺(tái)價(jià)值 100 億美元的望遠(yuǎn)鏡時(shí)，不會(huì)有小問(wèn)題。”“很難知道哪些是重點(diǎn)，哪些不是。”
自 2011 年起擔(dān)任韋伯望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目經(jīng)理的比爾?奧克斯 (Bill Ochs) 說(shuō)，韋伯望遠(yuǎn)鏡代表了大約 2 萬(wàn)名工程師、天文學(xué)家、技術(shù)人員和管理人員的共同努力。
周二發(fā)布會(huì)結(jié)束時(shí)，祖布臣和馬瑟上臺(tái)祝賀團(tuán)隊(duì)。馬瑟說(shuō)，他從來(lái)沒有擔(dān)心過(guò)望遠(yuǎn)鏡會(huì)不成功。“雖然也許我應(yīng)該這么做，”他補(bǔ)充說(shuō)。
祖布臣反駁道：“我的工作就是擔(dān)心。”
關(guān)鍵詞： 韋伯望遠(yuǎn)鏡 宇宙膨脹 紅外輻射 古代新生宇宙
