问答–为什么建造詹姆斯·韦伯太空望远镜

宇宙的时间表。

保罗·盖特纳（James Webb太空望远镜副项目经理）回答了有关建造James Webb太空望远镜以及科学家将如何做的问题。

这是与马里兰州格林贝尔特市NASA戈达德太空飞行中心的NASA戈达德太空飞行中心的詹姆斯·韦伯太空望远镜技术部副项目经理Paul Geithner副项目经理就对话的不同方面进行的四部分系列的第二部分。

使用红外光，韦伯望远镜将能够比以前的望远镜回望更远的时间，并使科学家能够透过尘埃看里面的恒星形成。保罗·盖特纳（Paul Geithner）提供了韦伯望远镜为何聚焦于红外的见解。

问：为什么要建造詹姆斯·韦伯太空望远镜？

保罗：因为宇宙继续保留着许多秘密，所以詹姆斯·韦伯太空望远镜是研究这些谜团的下一个逻辑空间设施。美国国家科学院在其2000年代际调查中选择了大型红外优化望远镜作为太空天文学的最高优先事项。

问：谁在建造韦伯望远镜？

保罗：韦伯望远镜是一项非常艰巨的工程挑战，自1990年代以来一直在开发中，它是一个国际项目，人们正在研究它，并在美国，欧洲和加拿大各地为它做出了贡献。这是美国国家航空航天局，欧洲航天局和加拿大航天局的联合项目。

问：什么是红外线？

保罗：红外光是电磁辐射，其波长比可见光长，但比无线电波短。

问：为什么在红外线中观察宇宙很重要？

保罗：出于某些原因，在红外线中进行观察很重要。一个原因是因为宇宙的膨胀已经拉伸了宇宙年轻时在宇宙中形成的第一批发光物体发出的紫外线和可见光，以至于超过130亿年后，它以红外光的形式到达了我们今天。 。Webb将寻找第一个可见光。

另一个原因是因为恒星和行星是由气体和尘埃云形成的，这种尘埃使我们看不见。红外光穿透这些云层，使我们能够看到内部。

尚不清楚宇宙如何从氢和氦这样简单的状态转变为我们今天看到的宇宙，但是韦伯望远镜将看到遥远的太空和从未见过的时代，并帮助我们回答这些重要问题。

问：什么是红移？

保罗：由于宇宙自大爆炸以来就一直在膨胀，所以很早以前以可见光形式发射的光就以更长波长的红外光到达了今天，这是因为宇宙自大爆炸以来一直在膨胀，并且在光波传播通过膨胀空间时将其伸展开来。较长波长的光会变红，这种效应称为“红移”。

韦伯的近红外摄像机（NIRCam）将使用滤光片拍摄一​​系列照片，这些滤光片拾取不同的波长，并使用它们在这些图像之间检测到的亮度变化来估计遥远星系的红移。红移是当光穿过膨胀的宇宙时发生的光向更长波长的拉伸，可用于测量距离。

问：在红外光下观察宇宙有哪些优点？

保罗：光谱的红外部分是进入恒星和行星形成过程的绝佳“窗口”，因为恒星和行星系统是由前几代恒星的尘土飞扬形成的。红外光的尘埃散射比可见光的波长短，因此我们实际上可以穿过尘土飞扬的托儿所，观察新的恒星及其形成的新行星系统。

另外，某些东西在红外下最好看或最亮。光的波长与温度直接相关。物体越热，发出的光的波长越短，物体越冷，发出的光的波长越长。此外，如上所述，红外光使我们可以看到遥远的星系。

了解James Webb太空望远镜比以往任何时候都更深入太空的能力如何将新生星系带入视野。图像

问：韦伯望远镜将如何区分遥远的恒星和行星？

保罗：我们太阳的“表面”温度约为5,800K（9,980F / 5,527C），是黄色的矮星，而猎户星座中的Betelgeuse是红色巨人，其表面温度较低，约为3,500K（5,840F / 3,227） C）和天狼星b，天狼星星座中熟悉的亮蓝色“狗星”，是一个更热的大蓝星，其表面温度接近10,000K 17,540F / 9.727C。

行星更凉爽，不会在可见光下发光。它们会部分反射来自其父恒星的可见光，但不会发出自己的可见光。来自母恒星的一些光被行星吸收，然后以红外波长重新发射回太空。有趣的是，它们在红外波长下最亮并“发光”。同样，许多分子在许多特定的红外波长下会发出明亮的光，并且还会吸收特定的红外波长下的光。因此，红外观测非常适合研究行星，不仅研究我们自己太阳系中的行星，而且还研究附近恒星周围的行星，并研究其化学性质。

问：詹姆斯·韦伯太空望远镜将研究四个科学主题？

保罗：黑暗时代的终结：初次电离和电离；组装星系；

恒星和原行星系统的诞生；和行星系统与生命起源

问：什么是“电离？韦伯将如何帮助我们了解它？”

保罗：宇宙大约有十亿年历史的时期被称为“电离时代”。它指的是一段时间内大部分中性氢被第一批大质量恒星的辐射增加而破坏，分离回自由电子和质子的时间段。电离是我们宇宙历史上的一个重要现象，因为它是我们间接研究这些最早恒星的少数手段之一。但是科学家们并不确切知道第一批恒星何时形成以及这种电离过程何时开始发生。韦伯望远镜将帮助我们回答其中的一些问题。

韦伯将解决几个关键问题，以帮助我们阐明宇宙结构形成的故事，例如：何时以及如何发生电离？哪些来源引起了电离？

问：韦伯如何改进哈勃太空望远镜？

保罗：从科学上讲，韦伯在哈勃留下的地方接手。它将进入更深的空间，并回到最早的恒星和星系的时代，它将穿越尘土飞扬的恒星托儿所，观察恒星和行星的形成，并将研究相对较近的恒星和它们所拥有的行星。科学家们想直接观察宇宙如何从氢和氦变成恒星和星系，以及行星以及使生命成为可能的条件。

问：Webb数据会和其他望远镜一起使用吗？

保罗：是的。韦伯将拥有独特的功能，这将使其成为一个非常强大的天文台，并将补充地面和太空中的许​​多其他天文资产。韦伯（Webb）将于2018年底发射升空，它将成为全球首屈一指的天文台。

韦伯望远镜是全球下一代太空天文台，是美国宇航局哈勃太空望远镜的后继者。韦伯望远镜是有史以来最强大的太空望远镜，旨在观察宇宙中最遥远的物体，提供第一批星系形成的图像，并研究遥远恒星周围未探索的行星。韦伯望远镜是美国宇航局，欧洲航天局和加拿大航天局的联合项目。

图像：美国宇航局