【微弱的信号如何告诉我们数十亿年前发生的事？】天文学中探寻历史相对简单。由于宇宙的量级巨大，我们观测到的来自遥远恒星或星系的任何光或信号，在抵达地球时都已经经历了很长时间。即便是我们太阳发出的光，在抵达地球时也经过了八分钟；而离太阳系最近的一颗恒星（位于半人马座星系中），其发出的光抵达地球需要四年多。所以看得越远，回溯的时间就越长，所需的望远镜和技术手段也越强大。
即便这样，通过可见光观测也只能走到这一步。
我们知道宇宙大爆炸大约发生在138亿年前（我们可以测量该事件产生的背景微波信号https://t.cn/A6yYxzkw）。但是，在大爆炸发生之后的约38万年，宇宙变得“冷”而黑暗。这个宇宙黑暗时代早于任何恒星形成之前，宇宙不过是一团膨胀的气体云。没有星星就没有光，只有残留的红外辐射。
在西澳探测到的无线电信号是氢气吸收宇宙背景辐射中的部分能量产生的。但这种吸收只能在紫外线下实现。也就是说，这种吸收只能在第一批恒星开始发光之后发生。根据这段信号的形状，天文学家推测这发生在大爆炸之后的1.8亿年，标志着宇宙黑暗时代的结束和宇宙黎明的到来。
图：宇宙中第一批恒星的艺术想象图。（来源：N.R.Fuller, National Science Foundation）
阅读原文：https://t.cn/A6yYVco4
即便这样，通过可见光观测也只能走到这一步。
我们知道宇宙大爆炸大约发生在138亿年前（我们可以测量该事件产生的背景微波信号https://t.cn/A6yYxzkw）。但是，在大爆炸发生之后的约38万年，宇宙变得“冷”而黑暗。这个宇宙黑暗时代早于任何恒星形成之前，宇宙不过是一团膨胀的气体云。没有星星就没有光，只有残留的红外辐射。
在西澳探测到的无线电信号是氢气吸收宇宙背景辐射中的部分能量产生的。但这种吸收只能在紫外线下实现。也就是说，这种吸收只能在第一批恒星开始发光之后发生。根据这段信号的形状，天文学家推测这发生在大爆炸之后的1.8亿年，标志着宇宙黑暗时代的结束和宇宙黎明的到来。
图：宇宙中第一批恒星的艺术想象图。（来源：N.R.Fuller, National Science Foundation）
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詹姆斯·韦伯望远镜：触及宇宙中曾经遥不可及的角落
北京时间1月6日消息，据国外媒体报道，NASA的詹姆斯·韦伯望远镜目前定于2021年3月发射。而在此之前，该项目经历了年复一年的推迟和数十亿美元的资金投入。尽管浪费了大量时间和资金，但这台望远镜将成为红外波段毋庸置疑的“王者”，让我们得以首次触及宇宙中曾经遥不可及的偏远角落。
从宇宙诞生后形成的第一批星系、到外星生命存在的可能性，要想进一步了解宇宙万物，斥资约97亿美元的詹姆斯·韦伯望远镜将是我们唯一的希望。
不畏严寒
尽管詹姆斯·韦伯太空望远镜（简称JWST）被奉为NASA传奇性的哈勃望远镜的“继任者”，但事实并非如此。哈勃主要是一台光学望远镜，能够捕获的光线波长范围与人眼差不多，仅向红外线和紫外线波段稍微扩展了一些。论其本质，哈勃望远镜就像一颗巨大的、在太空轨道上运行的眼球，不断传回令人震惊的图片。而假如你的光觉神经和它一样强大，你自己就可以看见这些惊人的景象。
但詹姆斯·韦伯望远镜则不然。它将完全在红外波段内进行观测，几乎不会触及人眼能看到的最“红”的波段。换句话说，它将研究一个对人类而言近乎隐形的宇宙。
詹姆斯·韦伯望远镜之所以这样设计，主要原因之一是，从地表开展红外波段观测的难度很大。天文学家要想开展精确观察和测量，必须确保夜空绝对晴朗，但地面上的光污染严重限制了观测条件。
而红外光污染更是无处不在，因为任何有温度的物体都会发出红外光。人体可以产生100瓦特的红外辐射。地球本身热量也很高，在红外波段显得明亮夺目。就连望远镜自身在室温下也会发出红外光辐射。
总之，我们从地面上并不是完全不能开展红外天文学观测，只是难度极大。因此，我们选择将詹姆斯·韦伯望远镜放置在太空中。
离家远行
为避开地球的红外光影响，詹姆斯·韦伯望远镜将在距地球150万公里处运行。尽管远离了地球，但太阳也是个问题。你一定感受过夏季室外灼人的阳光吧，那就是红外辐射。即使距地球数百万公里之遥，太阳的热量仍然不容小觑。
为此，红外太空望远镜的设计师们可以采取几种应对方案。最常见的一种便是采用主动冷却系统，使望远镜的温度下降到适宜观测红外波段的水平。这是种好方法，此前也在其它红外太空望远镜中得到了采用。但这也限制了望远镜的工作寿命，因为一旦冷却剂耗尽，天文观测就无法继续进行。
因此，詹姆斯·韦伯望远镜将独辟蹊径，配备一把昂贵的巨型“太空伞”。这把“伞”长22米，宽11米，由五层反射率极高的材料制成，每层厚度还不及人类头发的直径。这把巨大的“遮阳伞”将使望远镜始终处于阴影之下，温度不超过零下223摄氏度，正适合在目标红外波段内开展观测。
不过，望远镜上搭载的一台仪器将用主动冷却系统降温至零下258摄氏度，可以接收到波长更长的红外光。
科学的力量
总而言之，詹姆斯·韦伯望远镜的体积十分庞大，用一枚火箭都装不下。除了那把巨大的遮阳伞外，它的主镜直径达6.5米，远超目前投入使用的任何火箭直径。既然不能把镜面“粘”在火箭一侧，聪明的NASA工程师们决定将镜面分成18片较小的六边形，这样就可以和折叠起来的“遮阳伞”、以及望远镜的其余部分一起塞进火箭里面了。
假如一切顺利，詹姆斯·韦伯望远镜发射升空几天后，就会朝观测点飞去，将镜面和遮阳伞展开到位，然后开始执行观测任务。
而它的观测结果将极为惊人。该望远镜的主要观测目标之一将是早期宇宙，即宇宙刚才诞生几亿年的时候。第一批出现的恒星和行星一度在可见光波段上发出耀眼的光芒。但在过去130亿年间，宇宙逐渐扩张，导致这些光线的波长越拉越长，最后离开了可见光、落入了红外光波段，正好属于詹姆斯·韦伯望远镜的理想观测范围。
既然第一批形成的恒星和星系不曾留下过任何图片，这将是我们首次观察到宇宙历史上这段重要时期的景象。
詹姆斯·韦伯望远镜将对宇宙中一切“冰冷”的物体展开研究，包括围绕初生恒星的原行星盘、分子云、彗星、柯伊伯带等等。
该望远镜还将用一种特殊装置阻挡来自部分遥远恒星的光线，从而抓拍到任何从这些恒星前方经过的天体，如系外行星等。这些行星在红外波段内显得十分明亮，通过它们发出的光线，我们可以对行星大气中的化学物质和元素展开分析，说不定能从中发现生命的迹象。
总之，从搜寻外星生命、到揭开宇宙黎明时期的真相，詹姆斯·韦伯望远镜一定不会辜负我们多年的等待。
北京时间1月6日消息，据国外媒体报道，NASA的詹姆斯·韦伯望远镜目前定于2021年3月发射。而在此之前，该项目经历了年复一年的推迟和数十亿美元的资金投入。尽管浪费了大量时间和资金，但这台望远镜将成为红外波段毋庸置疑的“王者”，让我们得以首次触及宇宙中曾经遥不可及的偏远角落。
从宇宙诞生后形成的第一批星系、到外星生命存在的可能性，要想进一步了解宇宙万物，斥资约97亿美元的詹姆斯·韦伯望远镜将是我们唯一的希望。
不畏严寒
尽管詹姆斯·韦伯太空望远镜（简称JWST）被奉为NASA传奇性的哈勃望远镜的“继任者”，但事实并非如此。哈勃主要是一台光学望远镜，能够捕获的光线波长范围与人眼差不多，仅向红外线和紫外线波段稍微扩展了一些。论其本质，哈勃望远镜就像一颗巨大的、在太空轨道上运行的眼球，不断传回令人震惊的图片。而假如你的光觉神经和它一样强大，你自己就可以看见这些惊人的景象。
但詹姆斯·韦伯望远镜则不然。它将完全在红外波段内进行观测，几乎不会触及人眼能看到的最“红”的波段。换句话说，它将研究一个对人类而言近乎隐形的宇宙。
詹姆斯·韦伯望远镜之所以这样设计，主要原因之一是，从地表开展红外波段观测的难度很大。天文学家要想开展精确观察和测量，必须确保夜空绝对晴朗，但地面上的光污染严重限制了观测条件。
而红外光污染更是无处不在，因为任何有温度的物体都会发出红外光。人体可以产生100瓦特的红外辐射。地球本身热量也很高，在红外波段显得明亮夺目。就连望远镜自身在室温下也会发出红外光辐射。
总之，我们从地面上并不是完全不能开展红外天文学观测，只是难度极大。因此，我们选择将詹姆斯·韦伯望远镜放置在太空中。
离家远行
为避开地球的红外光影响，詹姆斯·韦伯望远镜将在距地球150万公里处运行。尽管远离了地球，但太阳也是个问题。你一定感受过夏季室外灼人的阳光吧，那就是红外辐射。即使距地球数百万公里之遥，太阳的热量仍然不容小觑。
为此，红外太空望远镜的设计师们可以采取几种应对方案。最常见的一种便是采用主动冷却系统，使望远镜的温度下降到适宜观测红外波段的水平。这是种好方法，此前也在其它红外太空望远镜中得到了采用。但这也限制了望远镜的工作寿命，因为一旦冷却剂耗尽，天文观测就无法继续进行。
因此，詹姆斯·韦伯望远镜将独辟蹊径，配备一把昂贵的巨型“太空伞”。这把“伞”长22米，宽11米，由五层反射率极高的材料制成，每层厚度还不及人类头发的直径。这把巨大的“遮阳伞”将使望远镜始终处于阴影之下，温度不超过零下223摄氏度，正适合在目标红外波段内开展观测。
不过，望远镜上搭载的一台仪器将用主动冷却系统降温至零下258摄氏度，可以接收到波长更长的红外光。
科学的力量
总而言之，詹姆斯·韦伯望远镜的体积十分庞大，用一枚火箭都装不下。除了那把巨大的遮阳伞外，它的主镜直径达6.5米，远超目前投入使用的任何火箭直径。既然不能把镜面“粘”在火箭一侧，聪明的NASA工程师们决定将镜面分成18片较小的六边形，这样就可以和折叠起来的“遮阳伞”、以及望远镜的其余部分一起塞进火箭里面了。
假如一切顺利，詹姆斯·韦伯望远镜发射升空几天后，就会朝观测点飞去，将镜面和遮阳伞展开到位，然后开始执行观测任务。
而它的观测结果将极为惊人。该望远镜的主要观测目标之一将是早期宇宙，即宇宙刚才诞生几亿年的时候。第一批出现的恒星和行星一度在可见光波段上发出耀眼的光芒。但在过去130亿年间，宇宙逐渐扩张，导致这些光线的波长越拉越长，最后离开了可见光、落入了红外光波段，正好属于詹姆斯·韦伯望远镜的理想观测范围。
既然第一批形成的恒星和星系不曾留下过任何图片，这将是我们首次观察到宇宙历史上这段重要时期的景象。
詹姆斯·韦伯望远镜将对宇宙中一切“冰冷”的物体展开研究，包括围绕初生恒星的原行星盘、分子云、彗星、柯伊伯带等等。
该望远镜还将用一种特殊装置阻挡来自部分遥远恒星的光线，从而抓拍到任何从这些恒星前方经过的天体，如系外行星等。这些行星在红外波段内显得十分明亮，通过它们发出的光线，我们可以对行星大气中的化学物质和元素展开分析，说不定能从中发现生命的迹象。
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[推荐] 地球和太阳之间是冰冷的空间，为什么照在地球上的光确...。查看https://t.cn/AigaxW94我们人类生活在一个美丽的星球——地球，地球之所以能够拥有如此生机勃勃的景象是因为这些都是来自于太阳的恩惠，在过去的几十亿年的历史长河里，因为太阳的无私奉献，并源源不断地将自己的光和热传送给了地球，所以https://t.cn/AigaxW94
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