马丁·巴斯托著，《对话》
詹姆斯·韦伯太空望远镜镜正在接受低温测试
信用:鲍尔航空航天公司/Shutterstock，CC BY-ND 如果一切按计划进行，12月25日，随着詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)的发射，我们将进入一个新的天文学时代
这是一个被期待了十年的事件——它将是有史以来建造、测试和发射到太空的最大、最昂贵和最复杂的望远镜
在撰写本报告时，100亿美元(7
50亿英镑)的望远镜已经为其飞行提供了燃料，并安装在位于法属圭亚那的欧洲航天港的阿丽亚娜5号火箭的顶部，该火箭将把它送入太空
对于成千上万把JWST带到这一步的科学家、工程师、经理和支持人员来说，这次发射既令人兴奋又令人恐惧
作为将管理JWST运营中心的太空望远镜科学研究所理事会的主席，我将分享他们的紧张
毕竟，它的科学潜力是巨大的——JSTW可以回答一些关于宇宙的最大问题
神秘的早期宇宙 JWST经常被宣传为哈勃太空望远镜的替代品，但我更愿意将其视为继任者
哈勃望远镜已经运行了30多年，给了我们惊人的宇宙视野和成千上万的科学成果
我们希望并预计它将继续运行更多年
但是相对较小的2
与地面望远镜相比，4米直径的镜子限制了它观察最微弱物体的灵敏度和能力
此外，尽管哈勃在红外光下有一定的观察能力，但它无法获得最早恒星和星系的光波长
然而，JWST将能够这样做
它甚至可以看到从未被瞥见过的人口三恒星(由大爆炸的原始物质形成的恒星)
知道大爆炸后不久第一批恒星是何时形成的，以及理解它们是如何产生第一批星系的构件，是一个重要的科学问题，也是JWST的主要科学目标之一
我们知道生命和现代技术所需的元素，如碳、硅和金，最终是在早期恒星中创造的——但我们目前对这是如何发生的还没有很好的理解
探测遥远宇宙中微弱物体的需求一直是天文台设计的重要驱动力，决定了它的大小、波长覆盖范围，并需要保持它非常凉爽，以尽量减少不希望的背景光
恒星可以诞生在被称为“反射星云”的尘埃云中
信用:美国航天局/航天飞机公司 研究第一批恒星和星系并不是JWST将要执行的唯一科学项目
它被认为是一个通用天文台，来自世界各地的天文学家可以在上面申请时间来支持他们的研究
例如，通过红外线观察，JWST可以透过笼罩着非常年轻的恒星的尘埃云，这些恒星对可见光是不透明的
与哈勃不同的是，它将能够直接看到“恒星托儿所”，在那里恒星及其行星系统正在诞生
这些观测将回答关于尘埃和气体云如何坍缩形成恒星以及行星系统如何围绕恒星形成的问题
系外行星宜居性 当20多年前讨论JWST的第一个计划时，除了我们太阳系的行星外，没有其他行星是已知的
从那以后，天文学家发现了数以千计围绕我们银河系中其他恒星运行的行星(系外行星)
JWST观测计划的很大一部分将用于研究它们的大气层
JWST的波长覆盖范围特别适合研究系外行星大气中的分子和来自太空的低红外背景，这使它比地球上的望远镜有相当大的优势
有两种技术可用
一个是利用行星可以在母星前面经过的事实(称为凌日)，在我们从母星看到的光线中产生一个倾角
通过分析光，按波长分解，在运输之前和运输过程中，我们可以非常精确地探测行星的大气层，揭示它由什么分子组成
另一种技术使用一种称为“日冕仪”的特殊仪器来阻挡来自母星的光，从而能够对行星进行直接成像并研究其大气或表面
这可能有助于揭示一颗行星是否适合生命，也许值得进一步研究，并有朝一日向那里发射微型太空探测器
最终目标是找到一颗类似于地球的行星，但这需要非常幸运的环境组合，因为它们很可能在太阳附近很罕见，并且与母星相比非常微弱
最有可能的是，JWST将研究像木星和土星这样的“气体巨行星”，或者在我们自己的太阳系中类似天王星和海王星的“冰巨行星”
没有一个已知的行星系统与我们的相似，许多巨型行星的轨道比我们的更近，它们的大气温度更高，天气条件也更动态
除了研究太阳系以外的行星，JWST还将能够观察我们的主行星系统
它的高灵敏度将能够识别和表征太阳系最外层区域的彗星和其他冰体
在这样一个偏远的地方，这些物体自形成以来基本上没有变化，并且可能包含地球起源的线索，特别是它的水源，这可能是这些物体在其生命早期轰击的结果
JWST还将能够观测所有位于地球太阳轨道之外的行星，研究它们的大气层和季节性天气变化
对于将要发现的东西，详细的计划和想法是建造像JWST这样雄心勃勃、改变游戏规则的望远镜的费用的基本理由
但是会有没人能预料到的发现
当哈勃发射时，系外行星的想法基本上是科幻小说，然而研究系外行星成为它的主要任务之一
我想知道JWST有什么令人惊讶的科学在等着我们
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
