韦伯望远镜的太空之旅

王治钧 袁懋

人类探索宇宙的征程充满未知，而太空望远镜则是人类望向深空的眼睛。1609年，意大利天文学家、物理学家伽利略设计并制造了世界上第一台光学天文望远镜，帮助人类第一次看清了地球附近的天体。

2021年，由美国航空航天局发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜（以下简称“韦伯太空望远镜”），是人类迄今为止制造的口径最大、结构最复杂的光学红外太空望远镜。

TED大会在2022年先后邀请了两位科学家介紹、分享韦伯太空望远镜相关的天文物理知识：一位是诺贝尔物理学奖获得者美国天体物理学家约翰·C·马瑟（John C. Mather），他1995年就加入韦伯太空望远镜项目，担任高级项目科学家；另一位是韦伯太空望远镜项目科学家、大学天文学研究协会副主席海蒂·哈默尔（Heidi Hammel）。

韦伯太空望远镜

强在哪里？

于1996年立项开发的韦伯太空望远镜，是全球第一款超级红外线太空望远镜，口径达到6.5米，是1990年美国研制、发射的空间望远镜——哈勃空间望远镜口径的6倍。

这部太空望远镜拥有18片镀金主镜片、5张薄如蝉翼的聚酰亚胺隔热罩、低至零下223摄氏度的工作温度。

韦伯太空望远镜有4个主要科学目标：寻找宇宙大爆炸后，早期宇宙中诞生的第一批恒星和星系；研究星系从形成到现今状态的演化；了解恒星-行星系统的形成；研究行星系统的物理和化学性质，研究其存在生命的可能性。

在飞离地球的过程中，韦伯太空望远镜自动完成了各种复杂的伸展动作，并成功运行，成为新的太空天文观测站。目前，韦伯太空望远镜陆续发布了多个惊艳天体物理学界的成果，揭开了人类以前从未观测到的全新宇宙区域的面纱。

哈勃空间望远镜位于距离地面600千米的低轨道位置上，即使其光学仪器发生故障也可以前去维修。而韦伯太空望远镜距离地球150万千米，是地球至月球距离的4倍，这意味着即使其出现故障也不可能派遣维修人员。

韦伯太空望远镜的

新发现

韦伯太空望远镜的关键科学目标之一，是要研究星体是如何形成的，而船底座是进行此项研究的最佳地点。

船底座是庞大而又明亮的星云，距离地球约7600光年，那里是“恒星托儿所”，新的星体会在此诞生。

韦伯太空望远镜拍摄的船底座星云图像呈现了它与众不同的面貌——它就像一座被侵蚀的海岸悬崖，若隐若现，上面点缀着数百颗天文学家从未见过的恒星。这张照片还包含了一些科学家无法解释的构造，比如一个奇怪的弯曲特征。

研究这些图像可以揭示分子的温度、压力和运动，帮助科学家揭示宇宙的历史、反演太阳系的形成过程。

宇宙中有其他生命体吗？

在韦伯太空望远镜的帮助下，天文学家发现了TRAPPIST-1星系，该星系由一颗红矮星和七颗地球大小的行星组成，它们距离地球约39.13光年，其中几颗行星位于恒星的宜居带或附近，那里可能存在液态水。天文学家相信它们是研究太阳系外行星适合生命存在的最好实验室。

迄今为止，韦伯太空望远镜得到了一些初步结果，但还不足以确定这些行星的大气层成分。如果这些行星有大气层，并且含有二氧化碳或甲烷，那么韦伯太空望远镜有望在未来数月或数年内探测到它们。

人类仰望星空、探索宇宙，是为了探究神秘宇宙与人类文明的本质。在这个过程中，中国科学家也积极参与，并计划在2023年发射中国首个大型空间巡天望远镜，它将与中国空间站共轨飞行，打造中国的“深空之眼”。让我们一起期待吧！