韦伯太空望远镜发射实况 将窥见更遥远与古老的宇宙

携带韦伯太空望远镜的亚利安5型火箭升空瞬间。 (图/NASA)

完成发射准备的亚利安火箭，韦伯太空望远镜在其中。 (图/ESA)

美国航太总署(NASA)与欧洲太空署(ESA)合作的詹姆斯韦伯太空望远镜 (JSWT)于美东时间2021 年 12 月 25 日早上8点半(北京时间晚间8点半)从法属圭亚那的库鲁太空中心(Guiana Space Centre)发射，现在它已安装在阿利安5型火箭里。

亚利安5型火箭开启整流署，韦伯太空望远镜进入太空意示图。 (图/NASA)

耗资100亿美元的韦伯太空望远镜，将是NASA有史以来最巨大，也是性能最强大的太空科学望远镜，它将探测深远太空，揭示从宇宙大爆炸到外星行星形成等我们尚未明白的宇宙历史。它也在未来一段时间，接替已服役30年的哈伯太空望远镜太空观测任务，尽管这2具太空望远镜的功能不太相同。

40年前，科学家们计划和设计哈伯太空望远镜时，其实当时的天文学家还没想到宇宙如此宏大与丰富，一方面是宇宙学还是新兴学科，二方面是地面望远镜有其极限，根本无法看到过于遥远的宇宙。

哈伯望远镜与韦伯望远镜的尺寸比较，还有主镜的大小对比。 (图/NASA)

2003年，几个天文研究所共同委托哈伯望远镜朝向天炉座(Fornax)一块最暗淡无星光的区域进行观察，原本没人预料到能发现什么，结果在100多天的长期重覆照相发，发现那块淡暗的区域，有著成百上千个遥远星系，这张照片称为「哈伯深空领域」(Hubble Ultra Deep Field)，被誉为哈伯望远镜最有成就的发现，同时也揭开了对于遥远宇宙的研究。

哈伯望远镜在2003年，对天空最没有星光的区域，所拍摄到的「哈伯深空」，却惊人的发现，这个小区域满是遥远又老古的星系群，这也将是韦伯未来的研究重点。 (图/NASA)

然而，哈伯望远镜也有它的极限，首先它就坐落在地球上空400公里处，所以它的视野很大一部分被地球遮住，而且哈伯望远镜是用来探测可见光和紫外光的，虽然期的星系确实会发出可见光，但由于它们的距离过于遥远，这些光线会因所谓的红移，而被拉伸到电磁光谱的红外部分，它会导致星光过于暗淡，这是哈伯的极限。

很明显，需要另一个更宏伟的太空天文台来观察那些早期的恒星和星系，这也就是韦伯望远镜的计划源起。

为了弥补哈伯不具备的长波红外线观测能力，韦伯从一开始就设定为红外线望远镜，它能够收集130 亿光年以外，早期恒星和星系的微弱光线。

NASA负责韦伯望远镜的科学家兰迪金布尔(Randy Kimble)说：「韦伯太空望远镜的仪器比以前任何太空观测仪器的性能都要好上10~ 100倍，在其中一些中波红外波长中，可能有1000倍的优势。」

科学家预估韦伯望远镜的科学任务分为4个领域：

宇宙「第一道光」：

宇宙大爆炸之后的早期阶段，开始了我们今天所知的宇宙。当时的宇宙是一片粒子的海洋（例如电子、质子和中子），直到宇宙冷却到足以让这些粒子开始结合时，才出现了第一道光，也就是第一批恒星的出现。韦伯将要研究如此早期的宇宙时期，它们是怎么发生的。

星系的集合：

我们今天看到的螺旋星系和椭圆星系，其实是星系在形成后数十亿年的演化而来，而 JWST 的目标之一，就是回顾星系是如何演化，我们要依赖韦伯的深宇宙观测力，收集更多早期星系的外观。

恒星和原行星系统的诞生：

除了宇宙大历史以外，JWST也可以研究早期原恒星的生长流程。哈伯望远镜有一个经典照片「创生之柱」，是M16鹰星云的高解析图，天文学家观察到恒星创生于气体云当中。但是，就哈伯的性能，很难看到内部气体，因为太明亮了。对此，JWST 的红外线眼睛将能够观察热源，包括在这些茧中诞生的恒星。

哈伯望远镜拍到的M16鹰星云中间细节，可看到许多原始恒星的出现，称为「创生之柱」，未来韦伯望远镜还能看到星云内部构造，使我们更了解恒星的诞生。 (图/NASA)

行星和生命起源：

在过去的十年里，天文学家发现了大量的系外行星，包括NASA的克普勒太空望远镜(Kepler Mission)，但是以前只能分辨当地有系外行星，无法有效观察这些行星的特质。未来JWST将可更深入地观察这些行星，甚至了解行星的大气成分，可以帮助科学家更好地预测哪些行星是否适合居住。