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环球国际娱乐网址多少(www.ugbet.us):韦布望远镜公布首批五张照片,五个宇宙奇观

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本文来自微信公众号:腾讯太空(ID:qqtaikong),作者:乔辉,原文标题:《价值百亿美元的“韦布太空望远镜”首批五张照片正式公布!》,头图来自:NASA


北京时间2022年7月12日22时30分左右,天文学家陆续公布了韦布太空望远镜(JWST)拍摄的首批照片。这组照片包含:船底座星云、南环星云、系外行星WASP-96 b光谱图、斯蒂芬五重星系以及韦布首张宇宙深场图(Webb's First Deep Field)


韦布太空望远镜是由美国航空航天局(NASA)主导研发的大型红外太空望远镜,也是迄今为止口径最大的太空望远镜。该望远镜总耗资约100亿美元,历时20多年建造完成,主要用于研究早期宇宙中恒星和星系的演化等等。下面我们来赏析一下这台百亿美元望远镜首次公布的宇宙靓照合集。


一、五张照片,五个宇宙奇观


1. 船底座星云(Carina Nebula),距离地球大约8500光年,位于南部天空的船底座方位。该星云内部孕育着大量的大质量恒星,其中就有著名的船底座η恒星系统,该恒星系统以经常发生大喷发、亮度迅速变化而著名。其实,船底座星云比猎户座大星云还要大四倍,但由于位于南方天区,直到1752年才由法国天文学家拉卡伊在非洲好望角发现并记录下来。


图注:船底座星云,该星云内部孕育着大量的大质量恒星。


2. 南环星云(Southern Ring Nebula),又称八裂星云,距离地球约2000光年,位于船帆座方位。这是一个行星状星云,是由类似太阳的恒星死亡后喷发的物质形成的环状结构。中心区域有一颗白矮星,温度可达10万度,它发出的紫外线激发了周围气体发光。


图注:南环星云(行星状星云),距离地球约2000光年。


3. 系外行星WASP-96 b是一颗系外行星,顾名思义,这是一颗太阳系之外,围绕其他恒星运行的行星。这颗行星的质量大约是木星的一半,距离中央恒星非常近,公转周期仅3.4个地球日,表面温度非常高,比较适合做光谱分析。


图注:系外行星WASP-96 b光谱。


4. 斯蒂芬五重星系(Stephan's Quintet)是一个星系群,看上去是由五个星系构成,但其中只有四个星系靠得比较近,存在显著的引力相互作用,构成真正的星系群,观测表明,它们正在发生合并。这个五重星系最早是由法国天文学家Édouard Stephan发现的,因此命名为斯蒂芬五重星系。


图注:斯蒂芬五重星系。


5. “韦布首张宇宙深场”照片,这是迄今为止人类在红外波段下拍摄到的最古老、最清晰的宇宙景象。为了得到这张照片,韦布望远镜累计曝光了12.5个小时。


图注:韦布首张“宇宙深场”照片,这是迄今为止人类在红外波段下拍摄到的最古老、最清晰的宇宙景象。


这幅照片的中心区域是一个星系群(编号为SMACS 0723)。该星系群位于南天区,距离地球约46亿光年,它充当了“放大镜”(引力透镜)的作用,能够放大更加遥远、更加古老的星系。仔细观看还会发现,照片中有很多呈现长条形的光斑,这些光斑就是被星系群的引力扭曲的更加遥远星系图像。值得注意的是,照片中散发着明亮星芒的亮星,其实是我们银河系内的前景恒星,距离我们相对较近。


图注:韦布深空场与哈勃深空场比较(右)


此前,哈勃望远镜在同样的区域也拍摄过一张宇宙深场照片,两者对比可以看出清晰度差别很大。但要注意的是,哈勃的深场照片主要是在可见光下拍摄的,另加一小部分近红外,而韦布完全是在近红外线下拍摄的。


二、韦布望远镜比哈勃望远镜厉害在哪?


韦布望远镜是目前发射的最大太空望远镜,口径达到了6.5米,由18块六边形镀金镜片拼接而成。相比之下,哈勃望远镜的口径为2.4米。望远镜的口径越大,一方面能够收集更多的光子,看到更暗弱的天体;另一方面能够增加分辨率,看清更多的细节。


图注:哈勃望远镜和韦布望远镜主镜大小比较。


韦布望远镜与哈勃望远镜最大的差异在于它们的工作波段不同。韦布望远镜主要工作在近红外和中红外光区,以及少部分可见光区,而哈勃则主要工作在可见光区和紫外光区,以及少部分近红外光区。


得益于大口径的红外观测能力,韦布望远镜有望观测到早期宇宙中的恒星和星系,能够加深我们对恒星和星系的形成以及演化的理解,甚至还能够直接探测到系外行星的大气成分,探索外星生命存在的迹象。


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三、韦布望远镜是哈勃望远镜的继任者?


韦布望远镜和哈勃望远镜一样,都是耗资巨大的“旗舰级”天体物理项目,从这个意义上讲可以看作哈勃望远镜的继任者。但从严格科学意义上讲,两者更多的是互补关系


图注:韦布和哈勃的大小比较。


文章上面我们提到,韦布望远镜主要工作在近红外和中红外光区,以及少部分可见光区,而哈勃则主要工作在可见光区和紫外光区,以及少部分近红外光区。韦布望远镜主要用于研究更加早期宇宙中恒星和星系的诞生过程。从科研目标上看,韦布望远镜更可以看作另一台已退役了的红外太空望远镜——斯必泽望远镜的继任者。


哈勃望远镜1990年发射升空,迄今已度过32个春秋,虽然经历过很多曲折,尤其是最近一段时间,计算机时常出现问题,但迄今仍然坚持为人类传回精美的宇宙照片。不出意外的话,哈勃望远镜能够工作至2030年代,甚至2040年代。


韦布望远镜与哈勃望远镜运行的轨道不同,前者运行在距离地球外侧150万公里的拉格朗日L2点,后者在距离地球仅500公里的轨道上运行。这意味着哈勃望远镜出现问题,还能够在轨维修,而韦布望远镜一旦出现问题,按照目前人类的航天能力,还真爱莫能助。


韦布望远镜运行的L2点是不稳定的,要靠消耗燃料动态维持,按照燃料的消耗速度,该望远镜的预期工作寿命为10年。估计到那时,哈勃望远镜仍健在。


四、韦布望远镜的主要科学目标是啥?


据官方资料,韦布望远镜主要有四大观测目标,总结如下:


图注:镜片上的配图体现了韦布望远镜的观测目标(艺术图)


1. 观测宇宙大爆炸之后不久第一批恒星和婴儿星系发出的光芒;


2. 研究星系的形成和演化;


3. 理解恒星和行星系统的形成;


4. 观测系外行星上生命存在的迹象;


这些都是在红外波段下能够更加有效观测的科学目标。


五、韦布望远镜和我国贵州FAST望远镜有什么区别?


身边有朋友问到这个问题,这里也简单回答一下。这两种望远镜的区别可真是太大了,比韦布和哈勃的区别要大得多。



位于我国贵州的FAST望远镜,俗称“天眼”望远镜,口径达到了500米,但FAST望远镜是地基望远镜,主要在射电波段(波长在0.1米到4.3米)工作。由于大气层对射电波段的透明度较好,这种类型的望远镜在地面上工作得就很好。


韦布望远镜是红外望远镜,地球大气层中的水蒸气和二氧化碳对红外线的吸收比较强烈,因此要发射到太空中去观测,复杂程度和造价指数升高。


六、中国什么时候能有自己的太空望远镜?


根据规划,我国将在2023年发射与空间站共轨伴飞的“巡天”号光学舱,这被誉为中国版的哈勃望远镜,该望远镜是我国迄今为止规模最大、指标最先进的空间天文望远镜。


图注:巡天号光学舱(艺术图)。


据相关报道,“巡天”号光学舱安装有口径达2米的光学望远镜,分辨率与哈勃相当,大约0.15角秒,但视场是哈勃的300多倍,这意味着它的巡天效率更高。据估算,如果在轨10年,可以对40%以上的天区进行观测,期待能不断刷新我们对宇宙的认识。


本文来自微信公众号:腾讯太空(ID:qqtaikong),作者:乔辉

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