NASA的Webb望远镜将成为世界首屈一指的太空科学天文台-这就是这些强大的功能对天文学的意义

来自NASA哈勃太空望远镜的这张照片显示了球状星团Messier 92（M92）的心脏，这是银河系中最古老，最明亮的恒星之一。该星团将大约330,000个恒星紧密地聚集在一起，它们绕着整个银河系的中心运行。美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜将在其任务初期观测M92或类似的球状星团，以展示其在密密麻麻的环境中分辨其单星恒星光的能力。韦伯的高分辨率和敏感性将为科学家提供与天文学许多领域相关的大量详细的恒星数据，包括恒星的生命周期和宇宙的演化。

对本地宇宙中恒星的早期观测将为一系列科学课题的多年发现铺平道路

NASA即将推出的James Webb太空望远镜结合了高分辨率和红外探测仪器，将为天文学家提供有关本地宇宙中单个恒星的大量详细数据。一组科学家开发了对韦伯星分辨能力的测试，这将为未来在天文学许多领域的观测和发现铺平道路，包括暗能量，恒星生命周期以及星系随着宇宙时间的演化。

美国宇航局（NASA）詹姆斯·韦伯（James Webb）太空望远镜的艺术家概念。

美国宇航局即将推出的詹姆斯·韦伯太空望远镜将高分辨率和红外探测仪器结合在一起，将揭示出即使是功能强大的哈勃太空望远镜也无法发现的恒星。大量额外的恒星数据将使天文学家能够研究一系列问题，从恒星诞生到恒星死亡，再到宇宙难以捉摸的膨胀率。对Webb的早期观察将展示其在各种环境中区分本地宇宙中恒星的光芒的能力，并为天文学家提供充分利用Webb强大功能的工具。

“美国国家航空航天局（NASA）的哈勃望远镜和斯必泽太空望远镜具有革命性意义，它为红外宇宙打开了大门，超出了红色可见光的范围。韦伯是这些任务的自然演变，将斯皮策对红外宇宙的看法与哈勃的灵敏度和分辨率相结合。”星。

韦伯能够分辨可见光中被气体和尘埃包裹的单个恒星的能力将适用于许多天文学研究领域。ERS计划的目的是展示Webb在当地宇宙中的能力，并为天文学家创建免费的开源数据分析程序，以尽可能快地充分利用天文台。ERS计划的数据将立即提供给其他天文学家，并通过Barbara A. Mikulski空间望远镜存档（MAST）进行存档以备将来研究。

洞悉黑暗能量

韦伯能够为比以往更多的单颗恒星挑选细节的能力将改善与附近星系的距离测量，韦斯说，这对于现代天文学的最大谜团之一至关重要：宇宙膨胀有多快？一种称为暗能量的现象似乎正在推动这种扩展。各种计算膨胀率的方法得出了不同的答案，而天文学家们希望Webb的数据能帮助调和这一差异。

韦兹说：“为了进行任何科学工作，先计算距离，然后计算宇宙的膨胀率，我们需要能够从韦伯的影像中提取出独立恒星的光。”“我们的ERS计划团队将开发软件，使社区能够进行这些类型的测量。”

NASA的James Webb太空望远镜旨在观察红外光，即人眼看不见的彩虹光之外的波长。红外线的较长波长提供了其他波长无法提供的信息，包括恒星形成以及在厚厚的灰尘面纱之后发生的其他过程，这些过程会阻挡可见光的较短波长。韦伯将探测到与其他NASA任务所观察到的重叠的红外光范围，但还将覆盖红外光谱中不存在的大部分红外光谱。此信息图突出显示了Webb通过两次NASA任务（哈勃太空望远镜和Spitzer太空望远镜）进行重叠和互补的频谱覆盖。韦伯将哈勃的成像能力和灵敏度与Spitzer的红外覆盖范围相结合，并超越了两者，在宇宙中提供了隐藏在可见红光之外的大量新红外数据。

看到更多的星星将意味着对它们的生命周期有更多的了解。韦伯将提供有关恒星生命从形成到死亡的各个阶段的新观点。

“目前，我们实际上仅限于研究我们自己的银河系中的恒星形成，但是借助韦伯的红外功能，我们可以看到尘土飞扬的茧，它们遮蔽了其他银河系中形成原恒星的地方，例如仙女座，它的金属含量更高，并且威兹说：“在不同的环境中恒星如何形成。”

也是这个观测计划小组成员的天文学家玛莎·博耶（Martha Boyer）对韦伯将在恒星生命周期结束时提供的见解感兴趣，当恒星膨胀，变红和尘土飞扬时，韦伯将提供这些见解。

“ NASA的Spitzer太空望远镜向我们表明，尘埃飞扬的恒星甚至存在于原本意料之外的非常原始的星系中，现在，借助Webb，我们将能够对它们进行表征，并了解我们的恒星生命周期模型如何与真实的观测结果保持一致”，位于马里兰州巴尔的摩市太空望远镜科学研究所的Webb近红外摄像机（NIRCam）小组的仪器科学家Boyer说。

经由当地邻居的早期宇宙

解决和研究单星恒星对于理解星系如何形成和发挥作用的更广阔的前景是必不可少的。然后，天文学家可以问更大的问题，即星系是如何随着时间和空间演化的，从遥远的早期宇宙到本地群，这是我们银河系所属的20多个附近星系的集合。Weisz解释说，即使这个观测计划将在本地寻找，也有证据表明有早期的宇宙被发现。

韦斯说：“我们将让韦伯研究附近的超微弱矮星系，这是在宇宙中形成的第一批种子星系的残余，其中有些最终合并成更大的星系，如银河系。”“在遥远的距离上，这些类型的星系都微弱到连韦伯都看不到的地方，但是小型的局部矮星系将向我们展示数十亿年前的样子。”

博耶说：“为了理解所有宇宙，我们确实需要了解当地的宇宙。”“本地星系组是一种实验室，我们可以在其中详细研究星系-每个组成部分。在遥远的星系中，我们无法解析很多细节，因此我们不知道到底发生了什么。理解遥远星系或早期星系的主要步骤是研究我们可以触及的星系集合。”

随着Webb任务的进行，Boyer和Weisz期望天文学家将使用其团队以意想不到的方式开发的工具。他们强调开发该程序是整个本地宇宙天文学界的努力，并且他们计划在数据输入后继续进行这种合作。他们的观测程序团队计划举办一个研讨会，与其他人一起讨论该程序的结果。天文学家和调整他们开发的软件，所有这些都是为了帮助天文学界的成员花费时间来使用Webb进行研究。

Weisz说：“我认为这非常重要-共同努力以实现大科学的想法，而不是我们许多人试图竞争的想法。”

詹姆斯·韦伯（James Webb）太空望远镜将于2021年发射升空，它将是世界上最重要的太空科学天文台。韦伯将解决我们太阳系中的谜团，将目光投向其他恒星周围的遥远世界，并探索宇宙的神秘结构和起源以及我们在宇宙中的位置。Webb是一项由NASA及其合作伙伴ESA（欧洲航天局）和加拿大航天局领导的国际计划。