韦布太空望远镜的红外天文观测，在中国冷湖也有望实现

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北京时间12月25日20时20分，詹姆斯·韦布太空望远镜发射升空并成功入轨。这架哈勃太空望远镜的继任者将开展哪些天文观测？我国是否有同类望远镜项目？解放日报·上观新闻采访人员采访了上海天文馆网络科普部部长施韡。
据介绍，韦布太空望远镜的科学目标令人振奋，有望破解宇宙的很多未解之谜。这架望远镜的科学目标主要有4个，首要目标是寻找宇宙演化史上的第一缕星光，探测第一代星系和恒星。“很多天文学家认为，宇宙大爆炸后1亿年至2亿年间，第一代星系和恒星诞生。是不是这样？‘第一缕星光’的形态是怎么样的？韦布太空望远镜有望告诉我们答案。”施韡说。

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搭载韦布太空望远镜的阿丽亚娜5型火箭发射升空。新华社/美联
之所以能捕获近140亿年前的星光，是因为韦布太空望远镜的观测能力十分强大。它的有效直径达到6.5米，由18个六边形的凹面镜组成，收集光线的面积是哈勃太空望远镜的7倍。而且与哈勃太空望远镜的可见光波段观测不同，韦布太空望远镜以红外波段观测为主，与宇宙中的“第一缕星光”性质吻合。
第一代星系和恒星为何发出的是红外波段星光？这要从“宇宙学红移”说起。这个现象是美国天文学家爱德文·哈勃发现的，指远离我们的星系所发出光的光谱会向红色一端移动，其原因是光的多普勒效应和宇宙膨胀。第一代星系和恒星发出的光，其峰值在紫外波段，但经过上百亿年的星际旅行，这些星光进入了近红外甚至中红外波段，这就可能被韦布太空望远镜捕获。

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韦布太空望远镜与火箭分离。新华社/美联
韦布太空望远镜的另外三大科学目标，分别是研究星系演化、研究恒星演化和行星形成、探测系外行星大气和地外生命。施韡解释说，星系是如何演化的这个问题，天文学家有不同观点，韦布拍摄到的星系早期红外图像，有望为这场科学争议提供权威答案。早期恒星可能尚未发生核聚变，呈现“原恒星”状态。其温度比较低，只有1000—2000摄氏度，也适合韦布观测。太阳系外的哪些行星可能存在生命？这个公众关注度很高的问题，或许韦布能提供重要线索。它能探测系外行星大气的谱线，分析大气中水、二氧化碳等成分的含量，从而找到宜居行星，甚至发现地外生命的迹象。
据了解，红外天文学是近年来很热门的天文学领域，宇宙中的许多未知知识可以在红外波段中获取。然而，在地球上开展红外天文学观测的难度很大，因为来自宇宙的红外线会被地球大气和水汽吸收。全球只有极少数地区能满足红外天文学的观测条件，如智利北部的高海拔干燥地区。

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国家天文台研究员邓李才介绍青海冷湖地区光学/红外天文观测台址勘选成果。新华社发
【韦布太空望远镜的红外天文观测，在中国冷湖也有望实现｜新科普】令人欣喜的是，中国科学院国家天文台在我国境内找到了红外天文学台址。国家天文台邓李才研究团队基于连续3年的观测数据，研究确认青海冷湖赛什腾山是极佳的光学/红外天文观测台址，相关论文发表在《自然》杂志上，引起全球天文学界关注。研究团队通过对青海冷湖天文台址的晴夜比例、视宁度（大气稳定度）、可沉降水汽等指标的监测，发现冷湖赛什腾山台址的观测条件与国际最佳天文台址——智利北部地区和夏威夷莫那卡亚峰基本持平。这一发现将为我国光学/红外天文、行星科学和深空探测等领域的未来发展提供重大机遇。