哈勃望远镜能看到的极限,韦伯望远镜为何能超越它?
更新于:2025-04-06 16:03:49

400多年前,人类第一次拿起望远镜仰望夜空的时候,大概谁也没想到,几百年后的今天,咱们竟然能把眼睛“搬”出地球,在太空中看清亿万光年之外的星星。这事听着像是神话,实则是科学。

那是1608年,荷兰的一个小商人一时兴起搞了个“远视神器”。没过多久,那个我们从小就听说的大科学家——伽利略,用这玩意儿一眼望穿了月亮的“坑坑洼洼”,也顺便掀起了人类观察宇宙的大幕。

可惜啊,地球不是让你想看就能看清的地方。哪怕你后来拿着倍数百万的反射望远镜,还是绕不过一个“老大难”——大气层。这层包裹着地球的气体看起来无害,其实是天文观测的“天然阻碍”。紫外线、红外线、X射线……这些来自宇宙深处的“信使”一到大气层前就像撞上了玻璃墙,被挡了个七零八落,剩下能穿透的不过是少数的可见光和无线电波。

别说,地球上的天文学家们也挺不容易的。就像你拍照时镜头前老飘着一层纱布,哪怕焦段再长、光圈再大,也难逃“模糊不清”的命。加上地面气流还不断翻滚,把光线折来折去,搞得图像一言难尽。

所以想要拍出“高清大片”,人类得想办法把望远镜送出“纱窗”,那就是——往太空里放。

于是,1990年,人类史上“最能打”的太空望远镜——哈勃上天了。这货不是光摆着好看,它是真能干。结构上用了“卡式反射系统”,主镜2.4米,辅助镜0.3米。简单点说,星星的光先被主镜收住,再经由辅助镜反射,再次穿过主镜中间的小洞,最终落在焦面上,图像这才完整呈现。

别看它小,能看到的却远得吓人。哈勃望远镜能识别1.8微米以内的光波,看到30星等的天体。说这个可能有点抽象,我们换个说法——月亮满月状态是-12星等,哈勃却能看清比人眼极限暗上几十倍的星体,而且图像清晰度比地面观测提升了10倍以上。

它最远看到的,是一个叫GN-z11的星系。这是宇宙还不到四亿岁时就冒出来的小家伙,光一路狂奔了134亿年才被我们捕捉到。你想啊,这简直就是隔了一个宇宙的距离,还能看得那么真切。哈勃干的这事儿,跟给时光装上了倒车镜差不多。

不过呢,哈勃也有“看不到”的地方。它设定的观测范围仅限紫外线到可见光,再加一点红外,视野说大不大,说小也真小。更大的问题是,它没法拍到一些极冷、极远的宇宙场景,尤其是早期星系刚诞生时散发的那些低能红外光。

聪明的人类哪甘心止步不前。于是,一台更“能耐”的望远镜准备登场,它就是詹姆斯韦伯。

这位“接棒者”体型可不小,主镜直径足足6.5米,比哈勃大了2.7倍多,光是“眼睛”就大了好几圈。它能看到30微米波长的红外光,比哈勃所能感知的极限还远得多。这样一来,连那些宇宙黎明时刚冒头的星系都能收入眼底。

值得一提的是,韦伯的镜面材质也相当讲究。用了铍金属,不怕冷,在接近零下273度的环境中还能照常工作。再加上那块堪比网球场大的五层遮阳罩,由碳复合材料制成,既能挡住太阳光,还能隔绝电磁干扰,真是天文摄影师梦寐以求的“工作室”。

别看这“庞然大物”装备齐全,它的体重还只有哈勃的一半,效率却是哈勃的上百倍。韦伯不仅更轻巧,还更耐用,堪称“瘦而强”。

回头看看它的上天历程,可没那么一帆风顺。韦伯原计划2018年就发射,谁料遇上各种“磨蹭”——技术问题、预算调整、疫情影响……一拖再拖,最后终于在2021年3月顺利启程,朝着地球外150万公里外的“拉格朗日点”飞去。

它不像哈勃那样靠近地球,而是选了个既能远离地球热干扰、又省能源的位置驻扎。从那里开始,它就像一个孤独的观星者,在太空静静地凝视着宇宙的深处。

它第一批传回的图像甫一亮相,就让全世界科学家惊掉了下巴。有的星系比想象中更老,有的行星大气中甚至发现了水汽的踪迹。这些细节,连哈勃也只能望而兴叹。

现在的韦伯,不仅能帮我们看到亿万年前的“宇宙童年照”,还能捕捉那些可能孕育生命的遥远星球。它像是给宇宙开了一扇新窗,把那些原本模糊的谜团,一点点拉进我们的视野。

下一幅图像,会不会是某个遥远星球上某种生命留下的痕迹?科学不需要煽情,它只需要一张图、一束光、一段数据,然后点燃无数人的好奇和梦想。