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韦伯望远镜公布首批彩色照片,来自百亿光年外的光,初次来到地球

作者:阿山讲科普

导语

韦伯望远镜公布首批彩色照片,来自百亿光年外的光,初次来到地球

“韦伯”太空望远镜发布了其首批震撼的红外全彩高清天文照片,这些照片描绘出的是来自距离地球几千光年的恒星、星系和星系团的图像,而最引人注目的莫过于这些星系和星系团距离地球已经数十至数百亿光年,其中最遥远的星系团SMACS 7023的距离已经超过了百亿光年。

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大部分太空望远镜主要观测的波长在红外线以下,这样可以消除大气层的干扰,而这些红外线的来源则是宇宙中的冷物质、尘埃和天体,韦伯望远镜同样也观测的是中等红移的光波长,这一般是基于星系爆发的超新星产生的光,也可以被认为是观测到宇宙的星光,但韦伯望远镜观测到的这些光已经是距离地球几十亿甚至百亿光年的光波长,从未有天文望远镜能够进行如此远距离的红外观测。

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这是韦伯望远镜所具有的优势:不仅能够看得更远,还能看得更清晰,最新发布的图像显示出前所未有的高清晰度和细节,让科学家们嗅到了一股宇宙的清新空气,是一个全新的开始,也是全新的进展。

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一、资料分析。

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韦伯望远镜的主要任务是调查宇宙大爆炸后残余的红外线,以此来观察宇宙的初期状态,也通过这些光的分析来推断宇宙对恒星和星系的形成、演化和渐冷进行过哪些变化,鉴于韦伯望远镜特有的优势,能够看到距离地球几十亿光年的光,这让韦伯望远镜的观测能够达到观测宇宙大爆炸后仅仅一亿年就能够看到的星系的地步。

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除了用于观测距离最远的星系外,韦伯望远镜同样也可以用于观测一些相对近距离的天体,希望通过这些天体发来的“亚红移”光线来观察宇宙膨胀过程中恒星的形成和演化,同样也可以拍摄到星际间的尘埃和分子云从中产生恒星和行星的过程,这些都是韦伯望远镜在安装上最高灵敏度的红外线传感器以后能够完成的任务。

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除了探索宇宙的未知领域,韦伯望远镜也能够进行更加具体的观测项目,例如观察遥远星系中的恒星、双星甚至三体星系,通过观测这些天体的形态变化和其他特征来研究恒星和宇宙的形成规律,也能够对星际间更大更微小的尘埃和气体云团进行探索研究。

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除了能够观测到宇宙中的恒星和行星,韦伯望远镜同样也能够观测到距离地球数光年的类似我们太阳的恒星,通过观测其中行星和卫星的活动来探索宇宙中生命的可能性,也可通过观测恒星的辐射及其行为来了解太阳风和太阳耀斑以及一系列日常活动是如何发生和影响周围天体的。

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值得一提的是,韦伯望远镜的16光年外的麦哲伦星系的测试图显示出细节,与之前的太空望远镜相比,这张图的分辨率有着更高的水平。

在这张图中,科学家能够观测到大麦哲伦云中构成和形态更多的小星云和星团,也能够通过颜色和亮度来分辨出这些天体的年龄和恒星的类型,这也是韦伯望远镜所能够提供的前所未有的细节和数据。

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二、韦伯“望远镜的拍摄。

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韦伯望远镜发布的红外高清全彩照片中,距离地球最远的是SMACS 7023星系团,它距离地球约为460亿光年,而它所处的红移“z”则为0.37,而根据哈勃定律,其速则达到了约为118,000千米/秒,这意味着人类在观测到这个星系团时,它和地球之间的距离在不断变大,这同样也是这个星系团观测到的光偏向红移的原因。

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而这个星系团的光在数十亿光年的空间中穿过了大量的气体和尘埃,这使得星系团中的恒星和行星上的光都被这散射光进行了吸收和反射,而它所向宇宙空间中扩散的光波则构成了这个星系团极为美妙的红外光线,这也是韦伯望远镜能够观测到的原因。

而在这张照片中,除了SMACS 7023星系团极为绚烂美丽的红外光的星系团本身外,此次拍摄的照片还展示出了引力透镜效应,这在天文学中也是极为重要的一种方法。

引力透镜效应是在爱因斯坦的广义相对论中所描述的一种现象:光线在距离高质量物质非常近的地方被其所产生的重力场弯曲,这使得光的传播方向发生了改变,就像透过一枚巨大的透镜,使我们能够观察到星系团周围非常遥远的星系。

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在这张SMACS 7023星系团照片中,我们可以观察到纤细明亮的弧线,它们被远处的星系群的光锚带而形成了光芒,而在它的周围的空间中则暗淡无比,并且在这张照片中,我们还能够看到这些弧线所锚带的星系的剖面和颜色,这让科学家能够推测出这些星系的构成和状态,也可以从这些星系的光谱中推测出它们的距离和星期的种类。

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与之相对应的,也可以看到SMACS 7023星系团中的星系群和星系的剖面和颜色,这些都大大超出了人类此前观测到的天文现象,同时也验证了引力透镜效应的存在,进一步验证了爱因斯坦的广义相对论在宇宙中通用的存在,也为我们提供了观测宇宙中重力对光的影响的珍贵机会。

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另一方面,这些照片同样也展示了星系团周围更远处的星系,尽管人类从这些照片中只能看到一些模糊的星系,但这些星系也有着极其宝贵的数据,让我们能够对宇宙的形成和演化有着更加全面的认知,这也是韦伯望远镜所能够带来的前所未有的优势所在。

三、韦伯望远镜的特殊之处。

韦伯望远镜的16光年外的大麦哲伦星系的测试图显示出细节,与之前的太空望远镜相比,这张图的分辨率有着更高的水平,这是因为韦伯望远镜的有效口径达到了6.5米,而在这张图片中,其中一个名叫NGC 1746的星团靠近图像的上方,而另一个名叫NGC 1783的星团则靠近图像的右下方。

而这张照片的原始分辨率为0.13角秒/像素,这意味着韦伯望远镜能够拍摄到小到0.01光年的天体,而这些天体的形成已经超出了人类能够想象到的细节,这说明韦伯望远镜的高清晰度对于我们解开宇宙的未知有着重要的作用。

韦伯望远镜的高清晰度毋庸置疑,而要达到这样的分辨率,韦伯望远镜的主镜片上的六镜片的表面光滑程度要求极高,任何一根头发上的细菌都会在其表面留下一道明显的划痕,并且这些划痕无法在日常维护中进行修复。

因此为了保证其高分辨率,韦伯望远镜在地面制造和运输过程中时刻保持绝对的清洁,且在安装后,韦伯望远镜必须进行一年的校验和维护,但一旦出现故障则没有办法对其进行维修,由于韦伯望远镜位于距离地球150万公里的第二拉格朗日点处,这样可以极大的减少地球在观测过程中产生的光和热的影响,同时,这样也意味着韦伯望远镜如果出现故障是无法维修的。

结语

随着韦伯“望远镜的发布,人类有望通过韦伯望远镜看到更远的星系甚至宇宙婴儿时期的样子,这将为我们的宇宙认知带来革命性的进展,也将有利于我们总结出宇宙的形成和演化规律。

韦伯望远镜也只是人类探索宇宙的第一步,未来人类还将不断的研发出更先进的望远镜、探测器和探测器,并建立更多的空间站和微重力实验室,人类对宇宙的探索之路还很长,是我们共同的梦想和追求。

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