18新利最新登入詹姆斯韦伯太空望远镜是如何运作的吗

由:尼古拉斯gerbi曾经&莎拉Gleim|
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这个效果图显示詹姆斯韦伯太空望远镜将是什么样子的18新利最新登入时候推出的空间。美国宇航局戈达德宇航中心/ CIL /阿德里亚娜Manrique古铁雷斯

我们的知识宇宙是受感官的范围,但是我们知道没有这样的限制。当一个篝火的光芒遮蔽了源twig-snap的树木繁茂的黑暗,我们想象各种各样的可怕的前景。但是走出几步,设置火灾对我们的支持,我们看到更深入和清楚。想象力与信息,我们突然知道我们正在处18luck手机登录理。

但是需要一套好的眼睛,多一些理解距离城市的灯光宇宙;它需要的仪器,能够扩大我们的感官超越我们进化的限制,我们的大气层,甚至我们的行星轨道。天文学和宇宙学都是强迫和限制这些工具的质量。

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大约400年前,望远镜发现未知的卫星、行星和太阳黑子,引发了一连串的新宇宙理论和更好的工具来测试它们,揭示滚滚星云和恒星聚集。

在20世纪中期,射电望远镜发现的星系——远从静态拉伸——事实上活跃,充满能量。18新利最新登入之前开普勒太空望远镜在宇宙中,我们认为系外行星是罕见的;现在我们怀疑他们可能超过星星。超过三十年的地球轨道哈勃太空望远镜帮助皮尔斯的面纱,恒星托儿所和照片证明星系碰撞。现在,詹姆斯韦伯太空望远镜势必将其返回到阳光,远离地球和敏锐,精致的观察可能只在寒冷、黑暗空间之外的月球。

预定一个2021年12月22日,发射日期从欧洲的在库鲁航天港,法属圭亚那,韦伯是由美国国家航空航天局(NASA)之间的国际合作,欧洲航天局(ESA)和加拿大航天局(CSA),并负责回答一些非常雄心勃勃的问题。天文学家也将比以往更加紧密的开始时间,给予的视觉长假设但从未见过,从星系诞生的第一个恒星发出的光。

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詹姆斯·韦伯太空望远镜的镜子18-segmented是专门设计来捕获红外光从第一个星系在宇宙早期形成,并将帮助望远镜窥视内部尘埃云恒星和行星系统仍在形成。
美国国家航空航天局

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使命:站在巨人的肩膀上

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这张图片显示了哈勃望远镜18新利最新登入的可见光和红外线的区别猴子头星云的观点。詹姆斯·韦伯太空望远镜将专注于红外成像。哈勃遗产团队(太空望远镜科学研究所/光环),海丝特和j

韦伯的任务构建和扩展的工作美国宇航局大天文台,四个显著的空间望远镜的仪器电磁光谱的海滨。四个重叠的任务使科学家们观察同一天体可见,伽马射线、x射线和红外光谱。

军用哈勃,认为主要是在与一些紫外可见光谱和近红外范围,在1990年开始这个项目,将进一步的服务补充与韦伯和工作。适当命名的埃德温·哈勃望远镜,天文学家发现的许多事件,它建于调查,望远镜已经成为最有效的工具在科学的历史上,把现象像恒星诞生和死亡,和星系演化黑洞从理论来解释观察到的事实。

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四大中加入哈勃康普顿伽马射线天文台(CGRO),钱德拉x射线天文台和斯皮策太空望远镜。

  • CGRO,1991年推出现在退役,检测到的高能、暴力的眼镜30 kiloelectron伏特(凯文)30 gigaelectron伏特(GeV)光谱,包括energy-spewing活跃星系核。
  • 钱德拉、部署,1999年仍然轨道86500英里的高度(139000公里),监控黑洞,类星体和高温气体的x射线光谱,并提供了重要的数据关于宇宙的诞生,增长和最终命运。
  • 斯皮策,于2003年发射升空,至今占据Earth-trailing轨道,观看天空在热红外(3 - 180微米),带宽用于观察明星出生、银河中心和酷,昏暗的恒星,并检测分子的空间。斯皮策最初建立持续至少两年半,但斯皮策继续运作直到2020年1月30日

韦伯不同的是它有能力目光深入近中红外,它会有四个科学仪器捕捉图像和光谱的天体。为什么这很重要?恒星和行星的形成隐藏在尘埃吸收可见光。18新利最新登入然而,发出红外光可以穿透这尘土飞扬的毯子,暴露的背后是什么。科学家们希望,让他们观察宇宙中第一个恒星;婴儿星系的形成和碰撞;恒星和行星系统的诞生,甚至那些包含生命的化学成分。

这些第一代恒星可能的关键理解宇宙的结构。从理论上讲,他们在哪里以及如何形成与早期的模式18新利最新登入暗物质——看不见的神秘物质被施加的重力可以,他们的生命周期和死亡造成的反馈影响第一个星系的形成[来源:Bromm et al。]。超大质量,短暂的恒星,估计约30 - 300乘以质量(数百万倍亮度)的太阳,这些长子恒星很可能会爆炸超新星形成黑洞,倒塌后肿胀和合并成巨大的黑洞,占据最大的星系的中心。

见证的这是一个壮举以外的任何仪器或望远镜建造迄今为止。

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詹姆斯韦伯太空望远镜之旅

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技术人员成功地扮演了一个关键的测试在韦伯的五层的时候完全独特的大小的每一层部署到相同的位置,他们会在轨道距离地球一百万英里远的太阳。美国国家航空航天局/克里斯·甘恩

韦伯看上去有点像一个菱形筏厚,弯曲的桅杆和帆帆是否由巨头beryllium-chewing蜜蜂。“木筏”(或的时候)是由膜层——所有的头发——一样薄聚酰亚胺薄膜高性能塑料涂有反光的金属。他们一起保护主反射器和工具。

韦伯的“龙骨”就是你想到的组合托盘结构。这就是发射的巨大的折叠起来的时候。中心位于飞船总线,包所有的支持功能,使韦伯运行,包括电力、姿态控制、通信、指挥和数据处理和热控制。高增益天线点缀韦伯的外观,做一组恒星跟踪器,处理好指导传感器让一切都在朝着正确的方向发展。最后,在的时候的一端,并垂直于它,是一个动量配平片,它抵消了光子的压力施加在船上,就像修剪皮瓣做帆船。

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上面的时候是“帆”,或者韦伯巨大的镜子。韦伯的主镜是21.4英尺(6.5米),措施从遥远星系发出的光。(相比之下,哈勃太空望远镜的镜子是7.8英尺(2.4米))。它是由18个六角铍部分发射后展开,然后协调行动像一个巨大的主镜。这个镜子有一个更轻的设计,使得整个结构折叠活动翻板表。镜子的六角形状允许近乎圆形的结构,没有缺口。如果镜子段而不是圈子里,他们之间会有差距。

让我们仔细看看这些研究的工具,这将使成为可能。

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詹姆斯·韦伯太空望远镜的镜子都包含在显微镜下薄层的黄金,而优化反射红外线,主波长的光将观察。
美国国家航空航天局

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仪器:视线之外

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韦伯的近红外相机功能产品马赛克的光传感器。马赛克包括四个独立的芯片安装与黑色面具覆盖芯片间的缝隙。肯尼斯·w·唐

虽然看到有些在视觉范围(红色和金色光),韦伯从根本上是一个大型红外望远镜。

  • 其主要成像仪,近红外相机(NIRCam),感觉在0.6 - -5.0微米范围内(近红外)。这意味着它可以检测红外线从最早的恒星和星系诞生;人口普查附近的星系;和现货对象通过摆动柯伊伯带轨道之外的、冰冷的对象海王星。它还将援助与纠正韦伯望远镜的视线。
  • NIRCam配备了日冕仪,这将使相机观察纤细的晕周围明亮的恒星通过阻断光线刺眼,发现系外行星的一个重要工具。
  • 近红外光谱仪(NIRSpec) NIRCam运行在相同的波长范围。像其他的光谱仪,分析对象的物理特性等星星通过分裂光光谱,模式根据不同目标的温度、质量和化学组成。NIRSpec将研究成千上万的古老星系与辐射微弱,韦伯的大镜子,指着他们需要数百小时收集足够的光频谱。帮助在这个任务中,62000个人的摄谱仪有网格百叶窗,每个能够打开和关闭来阻挡亮恒星的光。由于这个microshutter数组,NIRSpec将成为第一个太空摄谱仪旨在观察100个不同的对象。
  • 好指导传感器/近红外成像仪和Slitless摄谱仪(FGS-NIRISS)实际上是两个传感器打包在一起,这将有助于检查第一光探测系外行星探测和表征,系外行星交通光谱学。的投篮还将帮助望远镜在不同的方向。
  • 最后韦伯仪器扩展其范围超出近红外和中红外,方便挑选行星、彗星、小行星,starlight-heated灰尘和原生行星盘。相机和摄谱仪,这中红外仪器(美里)覆盖最广泛的波长范围,从5-28微米。其广域宽带相机将吸附更多的种类的图像使哈勃出名。

但红外观察理解宇宙是至关重要的。尘埃和气体可以阻止恒星的恒星托儿所的可见光,但红外穿过。此外,随着宇宙的膨胀,星系,他们光“红移”,成为“延伸”,滑向了电磁(EM)波长红外等。越远的星系,它消退,越快越红移的光,因此,像韦伯望远镜的价值。

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红外光谱也可以提供丰富的信息系外行星大气层——以及他们是否含有分子成分与生活联系在一起。18luck手机登录在地球上,我们称之为水蒸气,甲烷和二氧化碳“温室气体”,因为他们吸收热红外(又名热)。因为这种倾向到处适用,科学家可以利用韦伯在遥远星球的大气层成分检测这些物质通过寻找的吸收光谱数据的模式。

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韦伯可以回答问题

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韦伯是负责回答很多生活最大的秘密,就像地球上的生命发展如何;18新利最新登入18新利最新登入这样的星系,怎么被称为梅西耶81年形式;和火星上是否有生命?美国航天局/姓名/ ESA /哈佛-史密松天体物理CfA的

詹姆斯韦伯太空望远镜是最大的,最强大的太空望远镜。这将是最复杂的望远镜发射升空。它所提供的数据在它的使命,它预计将持续五到十年,可能会改变我们对宇宙的理解。

为什么?因为它的目标是检查我们宇宙历史的所有阶段,包括宇宙大爆炸。但有四个不同的目标的韦伯望远镜在它的使命,他们分成四个主题:

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  1. 黑暗时代的终结:第一光和游离:韦伯将使用红外线功能“看见”回大约1亿到2.5亿年前大爆炸当第一批恒星和星系的形成。我们有热大爆炸的签名证明微波COBE和WMAP卫星从大约380000年之后发生。但是我们仍然不知道宇宙的第一束光线看起来像当这些第一代恒星形成。韦伯可能回答的一些问题包括第一星系是什么;当游离的事是怎么发18新利最新登入生的;造成游离来源什么?
  2. 组装的星系韦伯:非凡的红外功能将使我们能够看到的,最早的星系以及巨大的螺旋。这些能力将有助于回答星系如何进化和发展数十亿年来;18新利最新登入什么是黑洞和星系的主机之间的关系;以及化学18新利最新登入元素分布星系吗?
  3. 恒星和行星系统的诞生:不像哈勃,韦伯将通过大规模尘埃云恒星和行星系统在哪里出生。这是因为韦伯认为或红外线热内的恒星发出的尘埃云。哈勃望远镜不能那么做。希望这将有助于回答这样的问题如何崩溃的尘埃和气体18新利最新登入形成恒星;为什么大多数恒星在组织形式;行星系统18新利最新登入形式?
  4. 行星系统和生命的起源:除了研究太阳系外的行星,韦伯将允许科学家更多地了解我们自己的家庭,包括小的身体在太阳系:彗星和小行星柯伊伯带对象。能回答很多问题,包括行星的基石是如何组装;18新利最新登入18新利最新登入如何达到他们的最终轨道的行星;18新利最新登入生命如何在地球上发展;和火星上是否有生命?

出版:2014年10月9日

经常回答问题

詹姆斯·韦伯太空望远镜看到第一什么?
詹姆斯·韦伯太空望远镜可以看到宇宙的红外线,将允许它看到的对象太冷了,在可见光。

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  • 比林斯,李。“空间科学:天文望远镜,吃了。”Nature. Vol. 467. Page 1028. Oct. 27, 2010. (Sept. 11, 2014) http://www.nature.com/news/2010/101027/full/4671028a.html
  • Volker Bromm,等。“第一批恒星和星系的形成。”Nature. Vol. 459. May 7, 2009. (Sept. 19, 2014) http://sdcc3.ucsd.edu/~ir118/SIO87W13/FirstStars.pdf
  • 美国国家航空航天局。“詹姆斯韦伯太空望远镜”。(Sept. 23, 2021) http://www.jwst.nasa.gov/
  • 美国国家航空航天局。“看看数字美国宇航局哈勃空间望远镜进入25年。”May 12, 2014. (Sept. 18, 2014) http://www.nasa.gov/content/goddard/a-look-at-the-numbers-as-nasas-hubble-space-telescope-enters-its-25th-year/#.VBr4UfldV8E
  • Overbye,丹尼斯。“天空更多的关注。”的New York Times. July 21, 2014. (Sept. 11, 2104) http://www.nytimes.com/2014/07/22/science/space/more-eyes-on-the-skies.html?_r=0
  • 太空望远镜科学研究所(STSI)。”詹姆斯韦伯太空望远镜的投篮——指导传感器的罚款。”(Sept. 11, 2014) http://www.stsci.edu/jwst/instruments/fgs/
  • 太空望远镜科学研究所(STSI)。”詹姆斯韦伯太空望远镜近红外成像仪和Slitless摄谱仪”。(Sept. 11, 2014) http://www.stsci.edu/jwst/instruments/niriss
  • Stiavelli, M。,等。“战略研究与詹姆斯韦伯太空望远镜第一光。”空间Telescope Science Institute. (Sept. 11, 2014) http://www.stsci.edu/jwst/science/strategy-to-study-First-Light.pdf

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