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望遠(yuǎn)鏡斥資百億美元,觀測到恒星原始階段,韋伯望遠(yuǎn)鏡有何缺陷?

詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡拍到了一顆位于金牛座的原恒星,這顆名為L1527的恒星正處于初始的形成階段,未來它可能會變成一顆真正的恒星。其周圍存在著尚未完全消耗的分子云和塵埃,而韋伯太空望遠(yuǎn)鏡幫助人類看清了恒星早期階段的模樣。

韋伯望遠(yuǎn)鏡的新成果

韋伯太空望遠(yuǎn)鏡捕捉到的原恒星圖像中,最引人注目的就是它有著藍(lán)色和橘色的云層。原恒星噴發(fā)的物質(zhì)如果與周圍物質(zhì)碰撞,就會出現(xiàn)這些云。云層之間的塵埃形成了不同的顏色效果,灰塵較少的地方就是藍(lán)色的,而灰塵層厚的區(qū)域就會呈現(xiàn)橘色。

此外,韋伯望遠(yuǎn)鏡還捕捉到了原恒星的氫分子細(xì)絲。這些氫分子細(xì)絲是由氫分子組成的細(xì)長結(jié)構(gòu),類似于線狀的形態(tài)。通常情況下,這種結(jié)構(gòu)的形成需要極低溫和極高壓的條件,比如在實驗室中的超導(dǎo)體或行星內(nèi)部的高壓環(huán)境。

據(jù)估,L1527大約只存在了10萬年,是一個年輕的天體,因此它被認(rèn)為是0級原恒星,即處于恒星形成的最早階段。像這樣的原恒星仍然包裹在塵埃和氣體的黑暗云中,在成為成熟的恒星之前還有很長的路要走,這也是為什么它比較難被觀察到。

而且L1527還不能通過氫核聚變產(chǎn)生自己的能量,因此它的形狀雖然大致看是球形的,但這種形狀并不穩(wěn)定,是由蓬松的氣體團(tuán)塊形成的,很容易變形。不過隨著原恒星不斷聚積質(zhì)量,其核心將逐漸壓縮并趨于穩(wěn)定。可以說,韋伯望遠(yuǎn)鏡拍下的這張照片提供了一個了解太陽和太陽系嬰兒期樣子的窗口。

韋伯望遠(yuǎn)鏡的研究目標(biāo)

詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡是全球最為先進(jìn)的太空望遠(yuǎn)鏡之一,它的主要研究目標(biāo)是解開太陽系中的謎團(tuán)和展望其他恒星,另外還將探索宇宙的神秘結(jié)構(gòu)和起源以及地球在宇宙中的位置。

韋伯望遠(yuǎn)鏡通過觀測紅移效應(yīng)發(fā)現(xiàn)了遙遠(yuǎn)宇宙中的第一批星系。紅移效應(yīng)基于多普勒效應(yīng)的原理,即光的頻率和波長會受到光源和觀測者之間相對運動的影響而發(fā)生變化。望遠(yuǎn)鏡通過紅移效應(yīng),幫助科學(xué)家們測量星系遠(yuǎn)離地球的速度,并推測宇宙的膨脹速度。

韋伯望遠(yuǎn)鏡還觀測到了太陽系外行星的大氣層成分,它通過分析行星周圍的恒星光譜,科學(xué)家們能夠檢測到行星大氣中的化學(xué)元素和分子。例如,韋伯望遠(yuǎn)鏡觀測到了幾顆系外行星大氣中的水蒸氣、二氧化碳和甲烷等物質(zhì),這有助于我們了解其他行星的環(huán)境條件和潛在適居性。

再就是像L1527這樣的原恒星了,韋伯望遠(yuǎn)鏡的高分辨率和敏感度使得科學(xué)家們能夠發(fā)現(xiàn)這些在過去難以被發(fā)現(xiàn)的恒星,并研究它們的性質(zhì)和特征。人類對地球和太陽系的認(rèn)知是不完整的,而其它恒星或者行星的起源過程能夠幫助完成這部分認(rèn)知。

韋伯望遠(yuǎn)鏡毫無缺點嗎?

不可否認(rèn)的是,韋伯望遠(yuǎn)鏡在鏡面大小方面具有明顯優(yōu)勢,它擁有直徑為6.5米的巨大主鏡,遠(yuǎn)大于許多其他望遠(yuǎn)鏡的鏡面尺寸。這使得韋伯望遠(yuǎn)鏡能夠收集更多的光線,提供更高分辨率和更清晰的圖像,也使得它能夠觀測到更遙遠(yuǎn)、更微弱的天體信號。

其次,韋伯望遠(yuǎn)鏡采用紅外觀測技術(shù),紅外線能夠打破塵埃云層和宇宙膨脹對可見光的干擾,這樣它能夠觀測到被遮擋的天體和遙遠(yuǎn)宇宙中的早期現(xiàn)象。這為研究宇宙起源、行星形成和恒星演化提供了寶貴的信息。

作為太空望遠(yuǎn)鏡,它在冷卻系統(tǒng)方面也有特殊設(shè)計。它使用先進(jìn)的冷卻系統(tǒng)將鏡面和儀器冷卻至極低溫度,以減少熱噪聲的干擾。這種冷卻系統(tǒng)無疑幫助提高了觀測的靈敏度和準(zhǔn)確性。

然而,韋伯望遠(yuǎn)鏡并不是無敵的,它也面臨著一些挑戰(zhàn)和局限性。首先,由于韋伯望遠(yuǎn)鏡將被放置在地球軌道的拉格朗日點L2處,這意味著對它維護(hù)和修理將非常困難。而相比之下,地面望遠(yuǎn)鏡更容易進(jìn)行維護(hù)和升級。

韋伯望遠(yuǎn)鏡的成本一直以來都是一個大問題,該項目的開發(fā)和運營費用龐大,預(yù)計超過100億美元,而最初對這個項目的估值僅僅是5億美元,多年來這個數(shù)字已經(jīng)翻了不知道多少番。這使得韋伯望遠(yuǎn)鏡成為太空科學(xué)領(lǐng)域中最昂貴的項目之一。

最后,既然它身處宇宙,它就會遇到很多不可知不可預(yù)估的事件,比如被隕石撞擊,而這也真的發(fā)生了。2022年7月,韋伯望遠(yuǎn)鏡真的被一塊微隕石撞擊了,其實際的受損程度要比地球上估計的還嚴(yán)重。

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