韦伯太空望远镜可以观测全宇宙吗(韦伯宇宙望远镜是如何观测到)(1)

将于2021年下半年发射的NASA新一代太空望远镜詹姆斯·韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope)将成为迄今为止留下丰功伟绩的哈勃太空望远镜的后继望远镜。

拥有直径6.5米的主镜,对暗光具有极高的灵敏度和出色的空间分辨率,适合观测遥远宇宙的红外线。顺便说一下,哈勃太空望远镜的主镜直径是2.4m。詹姆斯·韦伯太空望远镜将利用这一卓越的性能,挑战解开有关第一颗恒星和银河的形成、宇宙的再电离等的早期宇宙之谜!

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詹姆斯·韦伯太空望远镜一发射升空,就会对诞生至今还不到8亿年的宇宙中存在的6个类星体(活动星系核)进行详细观测。为什么说是类星体呢?因为类星体非常明亮。

诞生不到8亿年的宇宙,因为距离非常遥远,所以非常暗,但是类星体比它所在的星系的所有星光都要亮。詹姆斯·韦伯太空望远镜观测到的早期宇宙非常遥远和黑暗。因此要利用这个非常明亮的类星体。

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来自这些类星体的光在宇宙再电离的时代通过银河之间的中性氢气体。因此,通过使用成像光谱(imaging spectroscopy)分析该这样的光,可以获得关于银河间中性氢气体的电离状况,以及它是如何进行的等宇宙再电离的很多信息。

并且,此时进行的观测之一,是从类星体向该类星体所在的银河吹来的风,银河风的观测。

银河风是什么?

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据认为,银河系中心有一个超大质量黑洞,其质量是太阳质量的数百万到数十亿倍,在旋转的同时,会被这个超大质量黑洞吞噬。这个漩涡被称为吸积盘。

在吸积盘中,被超大质量黑洞吞噬的物质之间的摩擦会产生大量的热量,因此物质变成等离子体并以X射线和紫外线等各种光(电磁波)强烈发光。这就是类星体的真实身份。科学家从一些星系中观察到的类似喷泉的气体流出。

这些流出物是由恒星的生命和死亡驱动的,特别是恒星风和超新星爆炸,它们共同引起了一种被称为“银河风”的现象。然后,在这种类星体发出的强烈光的作用下,它周围的气体会被吹走。这就是银河风。其“风速”在300km/s到3000km/s左右。

银河风对银河的进化有很大的影响

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星系中含有的星际气体是形成恒星的材料。但是,银河风非常有效地将这种星际气体吹走了。因此,银河风不仅会减少那个银河的星星的形成,有时甚至会停止那个银河的星星的形成。随着恒星活动将气体排入星系际空间,星系将失去宝贵的原材料来制造新的恒星。

另外,银河风不仅把气体、尘埃、各种元素等带到整个银河,还把它们带到银河之外。像这样,星系风对星系的进化和星系间物质的形成有很大的影响。然而,在这个过程中发挥作用的物理和力量仍然是一个谜。

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为了更好地了解银河风如何影响星系中的恒星形成,加拿大国家研究组织(NRC)赫茨伯格天文学和天体物理学中心的威洛特说:“我想用詹姆斯·韦伯太空望远镜观察它们。以便让我们看到类星体如何对它们所在的星系产生最大的影响。”

这些类星体发出的光在宇宙再电离时代穿过银河之间的中性氢气。所以光成像光谱法(imaging spectroscopy),使用分析,星系之间的中性氢气体的电离化的状况,以及它是如何进行的,等宇宙再电离问题可以得到更多的信息。

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