作為哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的繼任者，“身價”100億美元的韋布空間望遠(yuǎn)鏡于去年12月25日發(fā)射升空，旨在“探索宇宙的起源”。即使迄今觀測時間不足半年，它仍然做出了幾項(xiàng)破紀(jì)錄的重要發(fā)現(xiàn)，美國太空網(wǎng)在21日的報(bào)道中，列出了它正在改變天文學(xué)的六種方式。
發(fā)現(xiàn)更遙遠(yuǎn)的星系
在韋布望遠(yuǎn)鏡發(fā)射前，天文學(xué)家已知最遙遠(yuǎn)的星系是GN-z11，其誕生于134億年前，也就是宇宙大爆炸后4億年。
(資料圖)
但韋布望遠(yuǎn)鏡打破了這一紀(jì)錄！天文學(xué)家利用像阿貝爾2744這樣的前景星系團(tuán)作為引力透鏡——星團(tuán)這樣的大質(zhì)量物體通過引力扭曲空間，像透鏡般放大來自更遠(yuǎn)物體的光，發(fā)現(xiàn)了更遙遠(yuǎn)的星系。
天文學(xué)家通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，名為GLASS-z12的星系誕生于宇宙大爆炸后3.5億年；名為Maisie的星系被認(rèn)為誕生于宇宙大爆炸后2.8億年；甚至有科學(xué)家稱，發(fā)現(xiàn)了誕生于宇宙大爆炸后2億年的星系。
韋布望遠(yuǎn)鏡正在確認(rèn)這些發(fā)現(xiàn)，天文學(xué)家最近借助其提供的數(shù)據(jù)，證實(shí)了一個誕生于宇宙大爆炸后3.25億年前的星系。
對系外行星大氣進(jìn)行迄今最詳細(xì)測量
天文學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了5000多顆系外行星，但我們對其中的許多行星幾乎一無所知。官方提到，希望韋布望遠(yuǎn)鏡可以盡可能遠(yuǎn)地去觀察那些“外星大氣環(huán)境”。
今年8月，天文學(xué)家宣布，韋布望遠(yuǎn)鏡首次在700光年外的系外行星WASP-39b的大氣層中發(fā)現(xiàn)了二氧化碳?xì)怏w。11月天文學(xué)家發(fā)布了一份更完整的光譜，表明WASP-39b的大氣中不僅包括二氧化碳，還包括一氧化碳、鉀、鈉、二氧化硫和水蒸氣，這是科學(xué)家迄今對系外行星大氣層最詳細(xì)的分析。
這一研究為科學(xué)家提供了行星演化的線索，也可以揭示太陽系中的氣態(tài)巨星木星和土星是如何形成的。此外，二氧化硫的存在也是太陽系外首個行星光化學(xué)產(chǎn)物，因?yàn)楫?dāng)恒星的紫外光與行星大氣中的分子發(fā)生反應(yīng)時，就會形成這種化合物。
表征宜居系外行星
系外行星科學(xué)的“圣杯”之一是找到另一顆像地球一樣宜居的行星，韋布望遠(yuǎn)鏡很適合描述表征此類系外行星。
近日，美國國家航空航天局稱，韋布望遠(yuǎn)鏡首次觀測到環(huán)繞TRAPPIST-1恒星的7顆地球大小的行星。這7顆行星距離地球約39.13光年，位于恒星的宜居帶或附近，那里可能存在液態(tài)水。天文學(xué)家認(rèn)為它們是研究太陽系外行星是否適合生命生存的絕佳實(shí)驗(yàn)室。
JWST的初步觀察重點(diǎn)是TRAPPIST-1c，模型表明它有一個類似金星的大氣層，含有大量二氧化碳。雖然TRAPPIST-1c很可能因?yàn)樘珶岫贿m合生命存在，但確定它是否擁有大氣層以及大氣層是否含有二氧化碳，將是表征類地行星的一大步。韋布望遠(yuǎn)鏡將繼續(xù)對準(zhǔn)TRAPPIST-1系統(tǒng)中可能更宜居的星球，天文學(xué)家將密切關(guān)注生物信號——如大氣中甲烷和氧氣的存在。
將目光投向太陽系
雖然韋布望遠(yuǎn)鏡被設(shè)計(jì)用于探測深空，但它也可以用來觀察我們太陽系內(nèi)的鄰居，結(jié)果令人驚喜。
今年8月，科學(xué)家發(fā)布了韋布望遠(yuǎn)鏡拍攝的太陽系最大行星木星的照片，韋布望遠(yuǎn)鏡7月拍攝了這些照片，捕捉到了前所未有的木星南北極極光以及旋轉(zhuǎn)極地?zé)熛嫉膱D像。研究人員表示，通過近紅外光和中紅外光的觀測，他們能夠利用韋布望遠(yuǎn)鏡的高分辨率，更深入地觀察木星的大氣層。
韋布望遠(yuǎn)鏡還拍攝了遙遠(yuǎn)的海王星、土星的衛(wèi)星土衛(wèi)六和火星，顯示了火星表面的溫度變化和大氣中二氧化碳的吸收情況。未來它將進(jìn)一步觀測火星，以追蹤更稀薄的氣體，例如可能源自地質(zhì)或生物活動的神秘的季節(jié)性甲烷羽流等。
揭示恒星形成的秘密
哈勃空間望遠(yuǎn)鏡拍攝到的最具標(biāo)志性的圖像之一是“創(chuàng)生之柱”——在老鷹星云內(nèi)發(fā)現(xiàn)的長達(dá)光年的圓柱形分子氣體。近日，韋布望遠(yuǎn)鏡重新審視了距離地球6500光年的“創(chuàng)生之柱”，在近紅外光和中紅外光下拍攝的圖像顯示，新的恒星正在這個“恒星托兒所”內(nèi)稠密的氣體云和塵埃云中形成。
韋布太空望遠(yuǎn)鏡對“創(chuàng)世之柱”的精細(xì)捕捉，直接觀察這些年輕恒星，可以幫助科學(xué)家們更好地了解恒星形成的過程——塵埃和氣體如何形成緊密的“結(jié)”，然后坍縮成恒星。它還可以幫助人們追蹤恒星在這樣的區(qū)域形成后會發(fā)生什么，以及它們?nèi)绾螐闹鶢?ldquo;繭”中“破繭而出”，從而改進(jìn)現(xiàn)有的恒星形成模型。
改變太空望遠(yuǎn)鏡建造方式
盡管韋布望遠(yuǎn)鏡歷經(jīng)多年延期和數(shù)十億美元超額投資，才最終進(jìn)入預(yù)定軌道，但它為太空望遠(yuǎn)鏡的建造開辟了一條新的道路。
韋布望遠(yuǎn)鏡的一個獨(dú)特之處在于，它巨大的金色主鏡由18塊六邊形鏡片組成，其口徑約6.5米（哈勃約2.4米）的主鏡并非整塊完整展開后發(fā)射上去的——為適應(yīng)發(fā)射時使用的阿麗亞娜5型運(yùn)載火箭，NASA把主鏡的左右兩翼進(jìn)行了“折疊”，在升空之后再讓其展開。設(shè)計(jì)、建造和發(fā)射韋布望遠(yuǎn)鏡的努力不僅會帶來革命性的發(fā)現(xiàn)，而且會激發(fā)下一代大型空間望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計(jì)靈感。
標(biāo)簽： 韋布望遠(yuǎn)鏡
