韋伯望遠(yuǎn)鏡在太空中的設(shè)想圖。

新浪科技訊 北京時(shí)間12月2日消息，詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡，這臺(tái)備受期待的太空望遠(yuǎn)鏡、帶有革命性的新望遠(yuǎn)鏡，在成本不斷膨脹和幾經(jīng)延遲發(fā)射之后，終于有望隆重登，NASA確認(rèn)，韋伯望遠(yuǎn)鏡的發(fā)射可能將于12月22日左右發(fā)射，這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡的發(fā)射，已經(jīng)推遲了十年之久，造價(jià)也大幅超出預(yù)算約90億美元。議員們和科學(xué)家們都在擔(dān)心，該項(xiàng)目可能會(huì)侵占其他研究領(lǐng)域的資金，但也有許多其他科學(xué)家們相信，韋伯望遠(yuǎn)鏡的高成本和漫長等待都是值得的。

韋伯望遠(yuǎn)鏡的構(gòu)思靈感來自哈勃太空望遠(yuǎn)鏡。哈勃太空望遠(yuǎn)鏡是一臺(tái)擁有31年歷史的天文望遠(yuǎn)鏡，曾拍攝到許多令人驚嘆的宇宙星系照片，韋伯望遠(yuǎn)鏡彌補(bǔ)了哈勃的不足之處。到目前為止，還沒有像韋伯這樣的望遠(yuǎn)鏡，這臺(tái)新的天文望遠(yuǎn)鏡，預(yù)期將從赤道附近的法屬圭亞那北部發(fā)射，當(dāng)你看到韋伯進(jìn)入太空時(shí)，這是人類的創(chuàng)造力和所有學(xué)科力量的集中體現(xiàn)。

這個(gè)最新的空間望遠(yuǎn)鏡也因?yàn)閮蓚€(gè)功能而獨(dú)一無二。首先，韋伯望遠(yuǎn)鏡很大。它有一個(gè)直徑21.3英尺的主鏡。這面巨大的主鏡，將使得韋伯望遠(yuǎn)鏡成為人類有史以來建造的看得最深遠(yuǎn)的望遠(yuǎn)鏡。其次，韋伯望遠(yuǎn)鏡采用紅外線觀測(cè)宇宙。紅外線是波長比可見光稍長的電磁波。所以，韋伯望遠(yuǎn)鏡將是太空中唯一一臺(tái)可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離觀測(cè)的紅外線望遠(yuǎn)鏡。能力和韋伯望遠(yuǎn)鏡最接近的哈勃望遠(yuǎn)鏡，主要在可見光范圍內(nèi)工作，紅外觀測(cè)范圍有限。

多虧了韋伯望遠(yuǎn)鏡的巨大尺寸和紅外觀測(cè)，未來天文學(xué)家們將有機(jī)會(huì)以下面五種方式探索宇宙。

魯賓星系，距離地球2.32億光年之外。

了解早期星系的形成和發(fā)展

望遠(yuǎn)鏡的一個(gè)重要用途實(shí)際上和時(shí)間機(jī)器差不多，因?yàn)榫嚯x就是回顧時(shí)間。研究人員打算使用韋伯望遠(yuǎn)鏡的攝像機(jī)去“時(shí)間旅行”，回到宇宙大爆炸之后早期星系形成的那一瞬間。

當(dāng)我們?cè)谟^察幾光年之外的遙遠(yuǎn)星系時(shí)，我們看到的并非星系最近的狀態(tài)。以光年為單位的距離，其實(shí)就是該星系發(fā)出的光到達(dá)我們的地球所需要的年數(shù)。例如，離我們最近的星系是大犬座矮星系，距離我們大約2.5萬光年。因此，大犬座矮星系發(fā)出的光，需要經(jīng)過2.5萬年才能到達(dá)地球。這意味著，當(dāng)我們觀察大犬座矮星系的時(shí)候，我們看到的其實(shí)是大犬座矮星系在2.5萬年前的樣子。

科學(xué)家們對(duì)太空的觀測(cè)越深遠(yuǎn)，他們能看到的星系越古老。韋伯望遠(yuǎn)鏡是迄今為止觀測(cè)距離最遠(yuǎn)的望遠(yuǎn)鏡，可以發(fā)現(xiàn)人類可以觀察到的最早星系。為了了解星系的形成，艾森斯坦等科學(xué)家將觀測(cè)數(shù)個(gè)處于不同生命階段的星系，然后將它們的發(fā)展時(shí)間整合到一起。

韋伯望遠(yuǎn)鏡的紅外觀測(cè)能力對(duì)于觀察這些星系也至關(guān)重要。來自遙遠(yuǎn)星系的光會(huì)被膨脹的宇宙拉長。等光線抵達(dá)我們的望遠(yuǎn)鏡時(shí)，光的原始波長會(huì)從可見光或紫外線轉(zhuǎn)變成紅外線。幸運(yùn)的是，接受紅外信號(hào)正是韋伯望遠(yuǎn)鏡的拿手好戲，這是人類第一次在太空使用大型冷望遠(yuǎn)鏡來觀測(cè)這些紅外波長。

哈勃太空望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)成功捕捉到從遙遠(yuǎn)星系發(fā)出的最藍(lán)的光芒中延伸出來的波長最短的紅外線。而已退役的斯皮策紅外線太空望遠(yuǎn)鏡比韋伯望遠(yuǎn)鏡要小很多，無法看到遙遠(yuǎn)的太空。韋伯望遠(yuǎn)鏡在深入太空和回望太空這兩方面尤其出色，屆時(shí)韋伯望遠(yuǎn)鏡或可以捕捉到正處于成長過程中的遙遠(yuǎn)星系。

系外行星設(shè)想圖。韋伯空間望遠(yuǎn)鏡可以讓科學(xué)家尋找系外行星上的生命跡象。

尋找其他行星上可能存在的生命化學(xué)特征

如果地球以外存在生命，那么這些生命會(huì)釋放出獨(dú)特的化學(xué)特征，例如通過呼出二氧化碳和光合作用產(chǎn)生氧氣，從而改變行星。分析行星大氣中的化學(xué)物質(zhì)不僅可以幫助科學(xué)家們尋找生命，也能讓他們?cè)u(píng)估一顆行星的宜居性。

韋伯望遠(yuǎn)鏡可以檢測(cè)紅外波長，以識(shí)別太陽系之外的行星——系外行星——大氣中存在的水和甲烷等化學(xué)物質(zhì)。

韋伯望遠(yuǎn)鏡上的兩種儀器，可以讓科學(xué)家們破解來自太陽系之外的紅外信號(hào)波長。望遠(yuǎn)鏡在觀察某一顆恒星時(shí)，如果有系外行星搶鏡頭，恒星光的某些能量會(huì)下降，并且受影響的能量與系外行星的大氣化學(xué)物質(zhì)相對(duì)應(yīng)。如果韋伯望遠(yuǎn)鏡碰巧在對(duì)的時(shí)間觀察對(duì)的恒星，那么它可以通過分析恒星光中的光點(diǎn)，來分析該恒星的行星大氣化學(xué)組成。

系外行星科學(xué)作為一個(gè)研究領(lǐng)域的時(shí)間并不長。自1992年首次發(fā)現(xiàn)系外行星以來，科學(xué)家們已經(jīng)在宇宙中發(fā)現(xiàn)數(shù)千顆奇異的星系，它們無處不在。

但是，人類對(duì)這些系外行星的了解，也只是停留在知道它們的存在而已?；诋?dāng)前的技術(shù)，比如哈勃望遠(yuǎn)鏡或其他地基紅外線望遠(yuǎn)鏡，對(duì)我們感興趣的新系外行星進(jìn)行紅外光譜分析十分困難。與韋伯望遠(yuǎn)鏡相比，哈勃望遠(yuǎn)鏡的紅外能量帶要窄很多。地基望遠(yuǎn)鏡則會(huì)受到地球大氣的影響，地球大氣層本身也會(huì)吸收和分散紅外光。另外，地球也會(huì)發(fā)出背景紅外輻射，會(huì)淹沒來自深太空的微弱信號(hào)。但是，在太空中，韋伯望遠(yuǎn)鏡不會(huì)有這些煩惱，同時(shí)韋伯望遠(yuǎn)鏡還將用來研究各種木星或海王星大小的系外行星。

哈勃望遠(yuǎn)鏡在可見光（左）和紅外線（右）下觀察到的鷹星云中的“創(chuàng)生之柱”看起來截然不同。韋伯望遠(yuǎn)鏡的紅外觀測(cè)可以讓科學(xué)家們透過恒星搖籃的塵埃面紗，捕捉恒星形成的畫面。

觀察恒星的誕生

恒星的誕生之地滿是塵埃。盡管拍攝出來的照片確實(shí)瑰麗壯觀，但當(dāng)科學(xué)家們以可見光觀察這些云團(tuán)時(shí)，塵埃會(huì)阻止科學(xué)家們一探云團(tuán)中心的究竟。好在恒星發(fā)出的紅外光可以穿透塵埃，讓科學(xué)家得以有新的辦法去探索曾經(jīng)的畫面。

紅光在地球大氣塵埃中的穿透能力優(yōu)于其他波長更短的藍(lán)光，相同的原理也解釋了為什么紅外光比可見光在塵埃籠罩的星系中穿透得更遠(yuǎn)，如果你看落日，你會(huì)發(fā)現(xiàn)此時(shí)的太陽要比白天的時(shí)候更紅彤彤，原因是一樣的。

但是，哈勃望遠(yuǎn)鏡有限的紅外觀測(cè)能力只是觸及恒星形成研究的皮毛而已；韋伯望遠(yuǎn)鏡更廣泛的紅外觀測(cè)范圍可以讓科學(xué)家們更深入地觀測(cè)塵埃。

恒星誕生于塵埃最密集之處，那里也最難看透。但得益于韋伯望遠(yuǎn)鏡的高紅外靈敏度和驚人的分辨率，科學(xué)家們或許能夠透過塵埃，以前所未有的細(xì)節(jié)辨認(rèn)這些“襁褓中的”恒星。或許，韋伯望遠(yuǎn)鏡還能幫助科學(xué)家弄清楚塵埃是如何孕育出恒星的，以及恒星為何以星團(tuán)的形式形成，還有行星是如何圍繞一顆恒星形成的。

M87星系中央的超大質(zhì)量黑洞，這是人類史上第一個(gè)捕捉到的黑洞影像。韋伯望遠(yuǎn)鏡可以幫助科學(xué)家觀察圍繞黑洞運(yùn)行的恒星。

從不同的角度研究黑洞

任何東西都無法逃離黑洞，光也 不行；所以從技術(shù)上來講，黑洞是看不見的。不過，我們可以看到圍繞黑洞運(yùn)行的各種物體——恒星、塵埃和整個(gè)星系。為了研究黑洞，科學(xué)家們仔細(xì)觀察了這個(gè)恒星樂園，類似于通過研究陰影來了解投下陰影的物體。

過去，科學(xué)家們?cè)褂肵射線望遠(yuǎn)鏡來研究黑洞的特點(diǎn)物理類型。這些望遠(yuǎn)鏡觀察的是溫度高達(dá)數(shù)百萬度且足以產(chǎn)生X射線的現(xiàn)象，比如恒星在太靠近黑洞時(shí)被猛烈地撕碎等。韋伯望遠(yuǎn)鏡的紅外儀器可以讓科學(xué)家們觀察黑洞角落里發(fā)生的其他事件，特別是較低溫度的氣體和恒星在黑洞周圍的活動(dòng)。

恒星聚集的地方是一片塵埃；幸運(yùn)的是，韋伯的紅外線眼睛可以穿透塵埃，提供寶貴的數(shù)據(jù)，來幫助科學(xué)家們了解黑洞周圍恒星的溫度、速度和化學(xué)組成?？茖W(xué)家們?nèi)缓罂梢杂眠@些數(shù)據(jù)來了解更多關(guān)于黑洞質(zhì)量和大小的信息，以及黑洞如何吞噬恒星的信息。

出人意料的其他發(fā)現(xiàn)

就尺寸、靈敏度和波長范圍而言，韋伯望遠(yuǎn)鏡獨(dú)一無二。所以，韋伯望遠(yuǎn)鏡有很大機(jī)會(huì)，可以為科學(xué)家們帶來他們從未見過的東西，或許是完全顛覆現(xiàn)有宇宙理論的現(xiàn)象。

許多科學(xué)家都在祈禱韋伯望遠(yuǎn)鏡成功發(fā)射一樣，他們等不及想看到韋伯望遠(yuǎn)鏡進(jìn)入太空。很多人從2001年開始參與韋伯望遠(yuǎn)鏡的構(gòu)想，他們希望在自己決定退休之前，可以看到這一切的塵埃落定。（勻琳）