韦伯太空望远镜：或许远超人类想象

11月，随着美国宇航局正式宣布韦伯太空望远镜的完工，哈勃太空望远镜终于有了一个可以安全“退休”的“继任者”。

事实上，韦伯经历了漫长的等待期、痛苦、拖延和超支。然而，最终，这个可以被称为人类天文学和宇宙历史上最昂贵的项目，将于2018年发射到日地平衡的第二个拉格朗日点，正式开启探索宇宙中第一代天体诞生和演化的“世纪之旅”。

强大的红外探测能力

不同温度的天体有不同的辐射和不同的波段。许多质量非常小的遥远恒星或气体云具有极高的红移水平，它们发出的紫外线和可见光已经转变为红外线。

对于可见光太空望远镜哈勃来说，缺乏红外能力也成为让位于韦伯的一个重要因素。

由于早期宇宙的辐射能已经从紫外波段转移到红外波段，并且行星的辐射在红外波段比它们的主要恒星强得多，韦伯在理解宇宙的起源和寻找外星生命的迹象方面是无与伦比的，原因有二。

“韦伯凭借其强大的红外功能，可以在极低的温度下充分发挥他的探测优势。”中国科学院国家天文台的研究员詹虎表示，与哈勃不同，韦伯不仅能在近红外波段工作，还能在零下220摄氏度工作。这样的低温非常有利于红外观测，可以大大降低红外探测器本身的暗电流和外界热辐射产生的背景噪声，提高探测极限。

此外，韦伯远离地球本身的热辐射，以避免表面反射的影响，这也减少了更多的背景热噪声中国科学院紫金山天文台研究员郑补充道。

就像夜视仪一样，红外波段观测的一个难点是仪器本身的红外辐射相对较强，强到甚至超过了被观测的天体，因此无法观测到黑暗而微弱的天体。

南京大学天文与空间科学学院的陈鹏飞教授说，该仪器本身的红外辐射可能相对较弱，弱到无法覆盖遥远星系的红外亮度。"这样，我们可以很容易地观察到第一代星系."

北京大学天文与天体物理研究所研究员蒋表示，哈勃的光谱能力非常弱，而韦伯的光谱能力很强。它的高光谱分辨率也是它在极低温度下工作的原因。

“同时，由于韦伯的体积足够大，它还将避免地球大气的干扰，提高其观测能力。”中科院南京天文光学技术研究所研究员胡介绍。

主镜面集光区显示功率

韦伯是哈勃主镜集光面积的6倍，这意味着韦伯具有超强的集光能力，能够探测非常暗和微弱的天体。

我们都知道，遥远天体发出的光到达地球需要一段时间，“看得更远”也意味着我们可以看到更早的宇宙。

“韦伯太空望远镜的一个重要科学目标是进一步推进数亿年来探索宇宙的愿景，我们知道第一代恒星和星系是在数亿年的短暂时间内迅速形成的。”詹虎认为，韦伯将大大提高人类研究早期宇宙、恒星和系外行星的能力，并有望在天文学的许多领域取得重大突破。

在胡看来，韦伯也是空间天文学和光学红外技术突破的必然结果。

韦伯有一个六边形主镜，面积比哈勃增加了6倍，这意味着它接收光能的能力也增加了6倍，从而将探测极限分辨率提高了2.4倍。

不仅如此，时间成本的降低也是韦伯的“成就”之一。郑认为，哈勃对同一天体需要6个小时的观测时间，而韦伯只需要1个小时。

"韦伯的意义将是一个里程碑."胡表示，韦伯的卓越能力将与未来的大型地面望远镜充分协调，形成强有力的补充。

前所未有的新机遇

天文学是探索未知世界的科学，“看得更远，看得更清楚”自然成为了人类对天文望远镜的期望。只有这样，我们才能对宇宙的大小和结构有更深的理解。

毫无疑问，韦伯强大的空间观测能力不仅会给我们带来极高分辨率的图像，因为它自身的中红外波段可以穿透宇宙尘埃，而且还能让我们看到被覆盖的天体的内部结构和宇宙尘埃背后的场景，这也给我们带来了许多研究方向前所未有的新机遇。

的确，从好奇心开始，在系外行星上发现生命已经成为当今人类最重要的话题之一。通过他高度灵敏的光谱分析能力，韦伯还可以通过探测行星表面的温度和大气中包含的许多元素来确定外行星生命的存在概率。

在詹虎看来，在特定的观测条件下，韦伯可以通过光谱观测和分析系外行星的大气成分来寻找生命迹象。这样的工作无疑对天文学界意义重大。

“以前我们手里有一个小望远镜，但现在我们有一个大望远镜。你无法预测它会发现什么，就像哈勃一样。令我们惊讶的是，哈勃对人类理解宇宙的贡献远远超出了最初人们的想象。”姜对说道。

事实上，天文观测的多样性和困难性使它成为人类最新技术和方法实验的“舞台”。胡说，由于这个原因，事实上许多非常成功的天文望远镜诞生于哈勃之后，这与人类在望远镜观测原理和技术方法上的突破是分不开的。如果韦伯的专长是特殊的，那么FAST作为射电天文学的重要成员，必将在人类的射电天文学领域占据一席之地。