詹姆斯韋伯太空望遠鏡懶人包:彩色觀測影像公開、距離地球最遙遠的相片

2022.07.13 09:59AM
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美國太空總署(NASA)公開了一系列由「詹姆斯.韋伯太空望遠鏡」拍攝的迄今為止最清晰的紅外波段影像。詹姆斯韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope, JWST)於美東時間2021年12月25日發射升空,是為已發射的紅外線太空望遠鏡,預估花費了100億美元製造。相較於知名的哈伯望遠鏡(Hubble Space Telescope,HST),韋伯望遠鏡搭載了更高的紅外解析度和靈敏度,能夠比之前的任何望遠鏡更深入地探索太陽系中的物體,和圍繞其他恆星運行之系外行星的大氣層。韋伯太空望遠鏡的能力使它能夠觀測到發生在138億年前的宇宙大爆炸,今天Google Doodle也紀念了望遠鏡所拍出距離地球最遙遠的相片。

2021年12月25日升空 總直徑6.5公尺、摺疊式望遠鏡

1996年,美國太空總署(NASA)開始了「新世代太空望遠鏡」計畫,預計將製作出新的望遠鏡作為哈伯望遠鏡的接班人。然而,韋伯望遠鏡的製造並沒有預期中那麼順利,發射的日期從2007年不斷延後至2021年,花費的經費也從5億美元增長到100億美元。韋伯望遠鏡的命名來源於NASA第二任局長James Webb的名字,在1961年至1968年間,James Webb就任局長,並且曾領導阿波羅計畫等一系列美國重要的太空探測計畫。

韋伯望遠鏡的主反射鏡直徑長達6.5公尺、面積為25.4平方公尺,使用18塊六邊形鏡片組成。相較於哈伯太空望遠鏡的口徑僅有2.4公尺,韋伯望遠鏡更大的反射鏡讓它擁有更好的觀測效果。然而,更大的鏡面卻也造成了其他困難,例如難以將望遠鏡放入火箭,因此,韋伯望遠鏡為可折疊設計,包括主鏡、次鏡支架等機構,都可以在發射前收起裝入火箭裡,等到發射之後再自動展開。

目前韋伯望遠鏡位在太陽與地球的第二拉格朗日點上,距離地球約150萬公里處環繞著太陽運行。由於其巨大的主鏡和紅外線儀器,韋伯望遠鏡可以讓穿透灰塵和氣體,觀測到以前從未有望遠鏡觀察過的地方,甚至是探測到發生在138億年前的宇宙大爆炸。

韋伯望遠鏡的主要目標:

  • 尋找大爆炸後在宇宙中形成的第一批恆星和星系的光。
  • 研究星系的形成和演化。
  • 了解恆星形成和行星系統的形成。
  • 研究行星系統和生命起源。
  • 認識韋伯太空望遠鏡 

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▲韋伯望遠鏡的主鏡面直徑長達6.5公尺,使用18塊六邊形鏡片組成。至於哈伯望遠鏡僅有2.4公尺。

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▲因為面積過大的關係,韋伯望遠鏡採用折疊的方式投射至太空,再自動展開。

▲韋伯望遠鏡並沒有鏡筒,而是將望遠鏡的主鏡與次鏡露在外面,以支架的方式維持結構。至於下方為「遮陽帆」,替望遠鏡吸收太陽、地球與月球的光線與熱輻射,讓望遠鏡可以在黑暗與低溫的狀況下運行。

5組彩色影像曝光 距離地球最遙遠的相片

NASA在當地時間7月12日上午10點公開了一系列韋伯望遠鏡的彩色觀測影像,其中包括目前天文觀測史上最深、最清晰,遙遠宇宙的紅外線影像「星系團SMACS 0723」,距離地球約46億光年。NASA表示,對於站立在地球上的人而言,這塊視野涵蓋的範圍僅約伸長手臂後,在指尖上的一粒沙的大小,不過韋伯望遠鏡僅花費了12.5個小時的曝光時間就捕捉到了這張影像。

其他公開的照片還有船底座星雲、史蒂芬五重奏、南環星雲、WASP-96b光譜等,包含宇宙演化史當中的各個階段。韋伯望遠鏡將以前所未有的解析度探測到宇宙的歷史,為宇宙太空觀測紀錄設立了新的里程碑。

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▲SMACS 0723星系團,是目前天文觀測史上最深、最清晰、最遙遠宇宙的紅外線影像,且根據NASA表示,這對韋伯望遠鏡來說只是牛刀小試而已。影像經多次曝光後合成,每次曝光時間約2小時。

▲船底座星雲(Carina Nebula,NGC 3324)。蘊含了恆星剛形成時的幾個高速階段。

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▲南環星雲(Southern Ring Nebula)。是一團包圍著瀕死恆星的膨脹雲氣,距離約2000光年,由韋伯望遠鏡透過強大的紅外線儀解析,觀測到從老年恆星拋出的塵埃與氣體外殼。

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▲史蒂芬五重奏(Stephan's Quintet)。是為飛馬座中的其中一組緊密群聚的星系,距離約2.9億光年。韋伯望遠鏡穿越了覆蓋在星系中心上的塵埃,並且記錄了黑洞一旁的氣體的運行速度和成分。

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▲WASP-96b光譜,是一顆太陽系外的行星,經由觀測顯示有水、雲霧的特徵。

▲Google對韋伯望遠鏡的介紹。

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