人类最贵的眼睛

向治霖

它能接收早期星系发射的红外光，观察135亿年前宇宙大爆炸几亿年后形成的第一批恒星和星系。

2021年圣诞节，韦伯望远镜发射升空。这是一趟令人期待的旅途。

上世纪90年代初，哈勃望远镜发射升空，在至今30年时间内，它完成了近150万次对太空的科学观察，展现了诸如类星体环境、遥远星云等人类此前从未目睹的景象。韦伯望远镜，则被寄予了哈勃望远镜“继任者”的期望。

不过，它又与哈勃望远镜截然不同。

2022年1月9日，天文学家通过控制释放机构，经过50次主要部署，已经将韦伯空间望远镜中、由18块六边形镜片组成的主镜完全打开。它就像是一只眼睛，正在缓缓地张开。在预计半年时间的调整工作后，它将注目于广袤苍穹，望向那一片引得人类遐想了几千年的无际宇宙。

“前辈”哈勃

比起哈勃望远镜，韦伯望远镜最大的不同之处，在于其可观测无线电波长。

哈勃望远镜“杂而全”，可观测的光谱，从紫外线、可见光，一直到红外线以上。韦伯望远镜“专而精”，仅仅可观测红外线频段的无线电。

这不是缺陷，而是进步。

韦伯望远镜最早预备在2010年前后发射，然而，相关进展一拖再拖，晚了整整10年。它的前辈哈勃望远镜，从立项到发射用了40多年。

但这一切是值得的。1990年，哈勃望远镜发射升空，距离地面大约540公里高度。在大气层之上，哈勃望远镜用它直径2.4米的镜头“深情凝视”遥远的宇宙，为我们揭开了许多遥远星系的秘密。

我们现在知道的许多宇宙学奇观，都是哈勃望远镜带来的。

例如“上帝之眼”，从图片资料中看去，它是一个蔚蓝色瞳孔与白眼球的四周透色的眼睑，和眼睛很像。事实上，这是位于水瓶星座里的、编号为NGC7293的行星状星云。

再例如，通过哈勃望远镜，人类第一次看见“濒死”的行星。2019年8月，一顆滚烫的“橄榄球”状系外行星被拍到。这颗行星因为距离恒星太近而被撕扯、加热，大气也正在加速逃逸，整颗行星处于被吞噬的边缘。这个奇观又被称为“死亡拥抱”。

更重要的是，哈勃望远镜拓展了我们对“时间”的视野，让我们看见目前最古的宇宙样貌。

2020年1月，一个国际天文学家团队利用美国哈勃太空望远镜发现了迄今已知的最遥远、最古老的星系群。这个三重星系群被称为EGS77。观测表明，这个三重星系群参与了宇宙初期被称为“再电离”的改造过程。EGS77大约诞生于宇宙大爆炸后6.8亿年时，当时宇宙年龄还不足现今138亿岁的5%。

哈勃望远镜战功赫赫，以上写到的，不过是最被人熟知的几个奇观。

然而，不得不接受的是，航天器终究有报销退役的一天。

2010年，哈勃望远镜最后一次接受维护，在此之后，由于美国航天器的退役，以及对维护人员的安全考虑，它再也无法被修复。

如今又过了11年，据美国航空航天局消息，哈勃望远镜上用于维持稳定的6个陀螺仪坏了3个，整个机身“垂垂老矣”，它将随时可能返回大气层，从此退役。

还好，作为它的继任者，韦伯望远镜终于发射上岗了。

又一只“眼睛”

韦伯望远镜，是哈勃的继任者，也无疑是它的加强版。

按照传统的性能参数，最基本的一项是，韦伯望远镜的反射镜面直径达到了6.5米，更大的面积可以收集更多光线。这也意味着，它能看到更远、更暗淡的星光。

韦伯望远镜仅仅接收红外线频段，根据我们对电磁波的认识，这意味着，它将看到更精密的、更古老的宇宙图景。

如此一路看下来，20世纪至今，科技突飞猛进。地面的科技“内卷”不休，好在航天科技“初心不改”，没有忘记去寻找星辰大海边际的旅途。

这趟旅途的目的地，则是构建完整的现代宇宙学。因而，在详细介绍韦伯望远镜之前，让我们再次回到20世纪。

天文观测这一领域，从最初就和宇宙学结缘。伽利略时代，通过手中小小的望远镜，伽利略推翻了几千年来“天圆地方”的宇宙构想。20世纪，人们愈发认识到，真正的宇宙似乎无边无涯。

1912年，美国天文学家斯莱弗正在研究河外星系，发现它们的光谱线普遍存在着向红端移动的现象。随着研究素材的积累，他得出结论，几乎所有的河外星系，都有“红移效应”。根据多普勒效应解释，这些星系都在离地球远去。

1929年，美国天文学家哈勃提出了“哈勃定律”：星系的红移量与它们离地球的距离成正比。形象地说，宇宙就是一个膨胀的气球，且越在外层的、膨胀速度越快。没错，哈勃望远镜所纪念的，就是这位提出了宇宙模型的科学家。

因为“气球”模型，宇宙从人们以为的“万古如长夜”，变得热闹起来了。宇宙既然是越来越大的，那么，将时间往前推，它应该越来越小。可是，证据在哪里？

证据就在无线电中。根据“大爆炸”学说，宇宙不断地膨胀，温度不断下降，各类元素开始形成。但是，原初辐射与物质元素脱离耦合后仍保持黑体谱。也就是说，宇宙最初的那次爆炸，遗留下遍存于宇宙的碎片，它们表现为“宇宙微波背景辐射”。

研究“宇宙微波背景辐射”，正是韦伯望远镜的最重要的任务。

据美国航空航天局消息，它将调查作为大爆炸理论的残余红外线证据（宇宙微波背景辐射），观测今天可见宇宙的初期状态。它能接收早期星系发射的红外光，观察135亿年前宇宙大爆炸几亿年后形成的第一批恒星和星系。

正因延期，韦伯望远镜捕捉微弱无线电的配置得到加强。比起哈勃望远镜仅仅540公里的轨道，这一次，韦伯望远镜直接登陆150万公里的卫星轨道，以此减少月球和地球的热辐射干扰。

它是有史以来，人类最贵的一双眼睛。大概在2022年6月前后，它会完全睁开，正式启动。

它将传回怎样的照片？值得期待。

摘编自《南风窗》2022年第2期