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天文科普:最强太空看远镜毕竟强在何处?

发表于 2023-02-03 01:37:24 来源:ADRIAN网

  北京时辰2021年12月25日20:20,天文太空万众等候的科普看远詹姆斯·韦布空间看远镜在法属圭亚那,由阿丽亚娜5号运载火箭发射升空。最强

  上回说到韦布看远镜的镜毕竟强预算破费和形状结构,明天我们接着来聊一聊这个最强太空看远镜的何处独家身手和谋划事理。

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  韦布看远镜的天文太空做近视眼手术固原医院哪家好独家身手

  韦布太空看远镜一向以来都被看做是哈勃的继任者,确切他们都是科普看远旗舰级的太空看远镜,但真实两者有相当大年夜的最强不合。除了主镜有效直径的镜毕竟强大年夜小区分(哈勃主镜的有效直径为2.4米,韦布为6.5米),何处两者的天文太空另一个庞大年夜区分在于可不雅测的波长。哈勃重要不雅测的科普看远是可见光,而韦布看远镜重要不雅测的最强是波长较长的红外光。之所以如此谋划重要有两个缘由原由:一是镜毕竟强三门峡近视眼手术由于韦布的迷信方针之一是不雅测迢远的初期宇宙,另一个重要的何处缘由原由是红外光关于宇宙中尘埃的穿透身手比拟强。也只要经由进程红外光的不雅测,我们才干穿越宇宙的层层尘埃,捕捉到更新鲜迢远的星系。

  由于宇宙的收缩,迢远的天体离我们远往的速度也很快,招致他们收回的光线红移现象特别很是清楚:宇宙初期迢远星系原本收回的是紫外光,到了明天,波长已被拉长变成了红外光。是以拥有红外的不雅测身手关于不雅测初期宇宙来说特别很是重要,而而今的看远镜在这方面身手缺乏:要么缺乏红外不雅测身手,要么主镜不敷大年夜,没法探测暗弱天体。近视眼手术费_新视界省心韦布看远镜将会补偿这方面的空白。

  运用红外光穿透尘埃身手较强的特点,我们经由进程韦布看远镜可以便利地研讨恒星演化的机制。这是由于在一些恒星构成的地域,往往同时存在着大年夜量的尘埃,可见光没法透过尘埃看到包裹在外部的恒星,而韦布看远镜可以经由进程探测恒星收回的红外光,透过尘埃取得这些恒星的信息。我们来看看下面这张比拟图:左边是哈勃拍摄的可见光的图象,可以看到整片地域被尘埃掩盖,然则却看不到照亮尘埃的恒星,而在左边的图象是同一片地域红外光的图象,被尘埃包裹的激光手术治疗近视眼那种好恒星清楚可见。

  | 图源:NASA, ESA/Hubble and the Hubble Heritage Team

  此外,系内行星也是韦布看远镜的重要研讨倾向之一。在这方面,韦布看远镜将专注于研讨已知系内行星的大年夜气成分,而不是发明新的系内行星。为了完成这些迷信方针,韦布设备的重要设备有近红外相机NIRCam,中红外成像仪MIRI,近红外光谱仪NIRSpec和近红外无缝光谱仪NIRISS。这些仪器都被放置在主镜前方的一体化迷信仪器舱内(见下图),每台设备之间不雅测波段和数据搜集方法也不尽相同,这些迷信设备之间也都有冗余谋划,激光手术治高度近视眼度数不雅测方法临近的几个仪器可以互为备份。

  除了为协作方(重假设美国宇航局、欧洲空间局和加拿大年夜宇航局)的迷信家保管不雅测时辰,韦布看远镜的大年夜局部不雅测时辰是对全球天文学家开放的。自从2017年开放第一轮不雅测央求以来,不雅测谋划的央求竞争剧烈,最终285份不雅测央求被接纳,这些不雅测谋划将占用6000小时的不雅测时辰。再加上协作方的不雅测谋划,韦布看远镜需要在第一年的时辰内,几近一刻一向地不雅测才干完成义务,足以见得韦布的身手令全部天文学界都十分等候。

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  韦布为啥长多么?

  韦布看远镜的外傍不雅上往和哈勃看远镜特别很是不合。韦布看远镜没有将全部看远镜包裹起来的镜筒,而是采取了开放式的谋划。此外,在看远镜下方还有好几层面积很大年夜的薄膜,让全部韦布看远镜看起来就恍如一艘漂流在太空中的帆船。那末,它为甚么要谋划成这个容貌呢?

  这些谋划都是为知足迷信方针办事的。上一局部我们提到了经由进程红外波段不雅测的益处,由于韦布看远镜不雅测的重假设红外光,这让韦布的谋划与重要不雅测可见光的哈勃大年夜不相同。为了到达红外的不雅测前提,韦布看远镜必需在零下200多摄氏度的高温下任务。这是由于,凡是有温度的物体都邑以电磁波(光)的情势收回热辐射。假设让看远镜在室温支配的温度下任务,看远镜自身收回的热辐射正好会处在盼看不雅测的阿谁波长,这会严重搅扰到正常的不雅测。就似乎你在一个阴霾的状况下赏识夜景,俄然有人在旁边打了一盏灯,原本美丽的夜景就全被灯光盖住而看不见了。

  大年夜家看到的主镜下方风筝外形的五层遮阳薄膜,恰是为了给看远镜制造一个多么的高温状况而谋划的,它们的长严惩年夜约和一块网球场差不久不多。假设没有这些薄膜,那末在阳光的辐射之下,看远镜的温度将会特别很是高,没法知足其不雅测前提。而之所以要谋划成五层是由于假设只要一层,那末那一层遮阳板接纳的热量会经由进程热传导的方法传到看远镜上, 而多层的谋划可以将每一层之间的真空当做隔热层,阻断了热传导,阳光辐射的热量每经由一层,被阻拦的就更多。这五层薄膜和镜片一样特别很是轻量化,直面太阳的那一层厚度为0.05毫米,而剩下的四层每层则仅有0.025毫米。

  | 图源:NASA

  下图很直不雅的展现了韦布看远镜在不雅测时所处的温度。遮阳薄膜朝太阳一侧(供电、发念头、计算机和通讯设备)的温度将会到达约85摄氏度,而背对太阳的一侧(迷信仪器、主镜)经由进程向太空辐射热量,将会降温到零下233摄氏度(局部设备还需要经由进程液氦冷冻机来进一步降温),两者的温差到达了惊人的300摄氏度。

  结语

  无论从何种角度讲,韦布看远镜确切是一台划时代的太空看远镜。让我们等候一下,“命运运限多舛”的它在今后的路程傍边一路顺利,为地球上的人类带来划时代的迷信发明。和哈勃看远镜发射之前一样,迷信家们已在思索下一代的太空看远镜了,个中一个有力的竞争者就是LUVOIR,这是一台尺寸更大年夜(能够16米级),不雅测范围从紫外到红外的看远镜。不过,盼看它不要成为新一代的“鸽王”了。

  末尾感谢圣玛丽大年夜学的Marcin Sawicki教授对本文写作的资助。

  参考资料:JWST官网、STScI网站、维基百科

  作者:Lejay(加拿大年夜圣玛丽大年夜学在读天体物理学博士)



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