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尋找宇宙曙光

JWST
JWST探測到宇宙起源大爆炸後天體發出光線,微波衛星可感測到大爆炸後約38萬年後的殘餘熱量印記,但當時星際仍未形成,JWST則可捕捉136億年前,首個天體發出的光線,黑暗時期首現的曙光。(圖片來源:太空望遠鏡科學研究所)

電腦J手記

上星期,James Webb太空望遠鏡(JWST)順利升空,大約會在升空之後29日到達L2軌道,人類終於可在迄今最理想的位置,觀察到宇宙的起源。

L2軌道非常有起,因為太陽和地球之間的重力在5處不同的地方,引力剛好互相抵消,變成了空間中引力平衡點,稱之為「拉格朗日點」(Lagrange point)一共有五個,分別以L1 – L5命名,物體即使中間點沒物質,也可圍繞拉格朗日點公轉。

有趣的是,L2點軌道的中間空空如也,就正環繞著一個沒任何東西的空間點自旋,而且更加遠離太陽,離地球約一百萬英哩。JWST自轉的同時,亦與地球成一直線,環繞著太陽轉,因此其中一面不會受太陽、地球和月球的光線影響。

JWST可利用太陽能工作,JWST最重要任務則是觀察紅外線,工作溫度大約是負攝氏的255度,向太陽一邊,則以五層的遮陽板抵檔著太陽的灼熱,溫度高達攝氏88度,望遠鏡前後共相差了343度!

紅外線是觀察宇宙起源的最重要線索,JWST可觀察約136億年前,也就是大爆炸發生後的約一億至一億二千萬年,首個天體所發出的光線,光線經多年旅行,宇宙空間的不斷膨脹,天體當天發出的光波被不斷的拉長,出現所謂「紅移」現象的紅外線,通過測量光線「紅移」程度,也就是波長被拉長程度,就可推算光線發射出來的時間以及光源相距我們的距離。

JWST可觀察到已經拉長至近紅外或中紅外線的波段,JWST特別優化觀察上述範圍,可感測微小的紅外線,也是何以JWST必須極低溫操作的原因,紅外線也可觀察新形成行星和黑暗星雲等,呈現更廣闊的宇宙景像。

JWST的結構複雜,還要逐步在旅程中展開結構才能開始運作,過程可說是一步一驚心,整個張開過程涉及過百固定點逐一摺開,還可能遇上隕石的撞擊,這個花費近一百億美元的計畫能否完滿成功,還要拭目以待。香港太空館正舉辦稱為「銳眼探穹蒼 — 詹姆斯.韋布太空望遠鏡」展覽和講座,詳細介

紹JWST的各項科學探索。

https://hk.space.museum/zh_TW/web/spm/exhibition/specialexhibition/golden-eye-on-the-cosmos.html

不少天文發燒友,正熱烈期待JWST自遠方傳回訊息祈求JWST一平安,三十多年前升空的哈勃太空望遠鏡,一次又一次改變我們對宇宙起源的看法,JWST比哈勃又再強一百倍,更令人引頸以待。

JWST攜帶的探測器系統、機電系統、冷卻系統、光學系統和遮陽板,設計之精巧,可說是近代科技的最強結晶。究竟JWST龐大投資,會帶來怎麼樣的回報?能換回人類對自然界的一點謙卑,已經物有所值了。

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