影》韋伯太空望遠鏡發射實況 將窺見更遙遠與古老的宇宙

攜帶韋伯太空望遠鏡的亞利安5型火箭升空瞬間。(圖/NASA)

完成發射準備的亞利安火箭，韋伯太空望遠鏡在其中。(圖/ESA)

美國航太總署(NASA)與歐洲太空署(ESA)合作的詹姆斯韋伯太空望遠鏡 (JSWT)於美東時間2021 年 12 月 25 日早上8點半(臺北時間晚間8點半)從法屬圭亞那的庫魯太空中心(Guiana Space Centre)發射，現在它已安裝在阿利安5型火箭裡，發射實況請看中天直播：

亞利安5型火箭開啓整流署，韋伯太空望遠鏡進入太空意示圖。(圖/NASA)

耗資100億美元(約2770億新臺幣)的韋伯太空望遠鏡，將是NASA有史以來最巨大，也是性能最強大的太空科學望遠鏡，它將探測深遠太空，揭示從宇宙大爆炸到外星行星形成等我們尚未明白的宇宙歷史。它也在未來一段時間，接替已服役30年的哈伯太空望遠鏡太空觀測任務，儘管這2具太空望遠鏡的功能不太相同。

40年前，科學家們計劃和設計哈伯太空望遠鏡時，其實當時的天文學家還沒想到宇宙如此宏大與豐富，一方面是宇宙學還是新興學科，二方面是地面望遠鏡有其極限，根本無法看到過於遙遠的宇宙。

哈伯望遠鏡與韋伯望遠鏡的尺寸比較，還有主鏡的大小對比。(圖/NASA)

1995年，幾個天文研究所共同委託哈伯望遠鏡朝向大熊座(Ursa Major)一塊最暗淡無星光的區域進行觀察，原本沒人預料到能發現什麼，結果在100多天的長期重複照相發，發現那塊淡暗的區域，有着成百上千個遙遠星系，這張照片稱爲「哈伯深空領域」(Hubble Ultra Deep Field)，被譽爲哈伯望遠鏡最有成就的發現，同時也揭開了對於遙遠宇宙的研究。

哈伯望遠鏡在2003年，對天空最沒有星光的區域，所拍攝到的「哈伯深空」，卻驚人的發現，這個小區域滿是遙遠又老古的星系羣，這也將是韋伯未來的研究重點。(圖/NASA)

然而，哈伯望遠鏡也有它的極限，首先它就坐落在地球上空400公里處，所以它的視野很大一部分被地球遮住，而且哈伯望遠鏡是用來探測可見光和紫外光的，雖然期的星系確實會發出可見光，但由於它們的距離過於遙遠，這些光線會因所謂的紅移，而被拉伸到電磁光譜的紅外部分，它會導致星光過於暗淡，這是哈伯的極限。

很明顯，需要另一個更宏偉的太空天文臺來觀察那些早期的恆星和星系，這也就是韋伯望遠鏡的計劃源起。

爲了彌補哈伯不具備的長波紅外線觀測能力，韋伯從一開始就設定爲紅外線望遠鏡，它能夠收集130 億光年以外，早期恆星和星系的微弱光線。

NASA負責韋伯望遠鏡的科學家蘭迪金布爾(Randy Kimble)說：「韋伯太空望遠鏡的儀器比以前任何太空觀測儀器的性能都要好上10~ 100倍，在其中一些中波紅外波長中，可能有1000倍的優勢。」

科學家預估韋伯望遠鏡的科學任務分爲4個領域：

宇宙「第一道光」：

宇宙大爆炸之後的早期階段，開始了我們今天所知的宇宙。當時的宇宙是一片粒子的海洋（例如電子、質子和中子），直到宇宙冷卻到足以讓這些粒子開始結合時，纔出現了第一道光，也就是第一批恆星的出現。韋伯將要研究如此早期的宇宙時期，它們是怎麼發生的。

星系的集合：

我們今天看到的螺旋星系和橢圓星系，其實是星系在形成後數十億年的演化而來，而 JWST 的目標之一，就是回顧星系是如何演化，我們要依賴韋伯的深宇宙觀測力，收集更多早期星系的外觀。

恆星和原行星系統的誕生：

除了宇宙大歷史以外，JWST也可以研究早期原恆星的生長流程。哈伯望遠鏡有一個經典照片「創生之柱」，是M16鷹星雲的高解析圖，天文學家觀察到恆星創生於氣體雲當中。但是，就哈伯的性能，很難看到內部氣體，因爲太明亮了。對此，JWST 的紅外線眼睛將能夠觀察熱源，包括在這些繭中誕生的恆星。

哈伯望遠鏡拍到的M16鷹星雲中間細節，可看到許多原始恆星的出現，稱爲「創生之柱」，未來韋伯望遠鏡還能看到星雲內部構造，使我們更瞭解恆星的誕生。(圖/NASA)

行星和生命起源：

在過去的十年裡，天文學家發現了大量的系外行星，包括NASA的克普勒太空望遠鏡(Kepler Mission)，但是以前只能分辨當地有系外行星，無法有效觀察這些行星的特質。未來JWST將可更深入地觀察這些行星，甚至瞭解行星的大氣成分，可以幫助科學家更好地預測哪些行星是否適合居住。