詹姆斯·韦布空间望远镜和近红外摄像机的作用

反射 镜必 须在 轨道 上排 列 。为 了达 到 其科 学 目
标所 要求 的灵敏 度 ，詹 姆 斯 ・ 韦布 空 间望 远镜
必须 在近 ３Ｋ 的低温 下工 作 ，这 又要 求它进 入 ５
一
仅 为数 ｎ ｙ１Ｊ ＝ ０ ３ ｍ ／ ｚ 的天 体 。由科 Ｊ （ ｙ １－ ｎ ｗ／ 。Ｈ ）
形成 阶段 的星云 ，并 能穿 透 沿着通 过 了银 河系 的视线 的大 量柱密度 。
自 ｗＭＡ Ｐ和 ｓ ａ ｌ ｎ类星体 普查 的数 据指 出，宇 ｏ 宙可能 已经过两次 再 电离 ，一次 约在 ｚ ２ ＝ ０时， 另一次约在 ｚ ７ ８ ＝ 时。詹姆斯 ・ 韦布 空间望 远
由于亚毫米波长只敏感尘埃 的辐射 ， 像坍缩
学 目标 对望 远镜及 其仪 器提 出的另 一个要 求是 必 须在 红外 波段 内工 作 。第一 批星 系 的形成 时 间较早 ，可能在 大爆 炸 后 的数 百亿 年 间就形 成
了。宇宙 的膨胀 使得 更 远 的天体 的光 向更红 的
个 远离地 球 的轨道 ，并 且需 要一 个很 大 的太
长为 ３ ｍ ｌ ０ ｍ。
此 ，詹姆 斯 ・ 韦布 空 间望远镜 将 同时配 备成像
仪器和光谱 测量仪 器 。
１１ ．． 系的 系集 ２星
星 系是如何 系集的， 换句话说， 一批发 光 第 天 体是 如何变 成 我们今天 所看 到 的组合形 态和 星系类 型 的。这 方面 的研 究 也需要 高 的空 间分 辨率 以便判别 星 系的形 状是 何 时形成 的 。在 红 移超 过 ｌ的地方 ，宇宙 的几何 形状 使得 直线 尺
确 实是 第一个 发光 天 体 ，要 求 波长 的覆 盖 范 围 超过 ５ｍ 。表 征这些 辐射 源需要 宽 的波长覆 盖 范 围， 如果这些辐射 源 由恒星组成 ， 其性 质可预 测到某种程 度， 但如果 它们 隐藏在 黑洞 中， 其光 谱能量分 布可 能只有若 干种成分 ． 第一批 发光 天体 可 能是使 氢气 再 电离并 导
氦更重 的元素 ， 一批恒星与今天形 成的恒星可 第 能完全不 同。 理论计算表 明， 乎合理 的詹 姆斯 似
・
韦布 空 间望 远镜 不能 真正 地探 测到 孤立 的第
颗 恒星 ，它 的灵敏 度至 少还需 提高 １０ 倍 。 ００
然而 ，如果 恒星形 成 星 团或 者形 成大 小如 小 星 系 的星集 ，那 么配有 合适 成像 器 的 实际 的詹姆 斯 ・ 韦布 空 间望 远镜 就能 容 易地探 测到 这种天 体 。望远 镜及 其仪 器 必须 被设 计 成能探 测 输 出
图 １展开 的詹姆斯 ・ 韦布空间望远镜
致今 天我 们所看 到 的宇 宙状 态 的光 源 。目前 来
ＩＦ Ａ Ｅ Ｍ Ｎ Ｈ Ｙ ／Ｖ Ｌ２ ， ０１ ，Ｎ Ｖ２ ０ Ｎ Ｒ Ｒ Ｄ（ ０ Ｔ Ｌ ） ｏ ．９ Ｎ ． ｏ ０ ８ １
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阳光屏蔽罩。 １ 图 所示为完全展开 的詹 姆斯 ・ 韦 布 空间望远镜， 包括其太 阳光屏蔽 罩。 望远镜 的 仪 器被 安装 在集成 科学仪 器 模块 （ Ｉ 上 ，该 Ｉ Ｍ） Ｓ 模块 位于主反射镜 的后 面。
波长转 移，因此 ， 想观测到第 一批星 系，观测 要 波长 必须长 于 １ｍ 。一个 复杂 的因素是 沿着 至
星云 的密度 分布 这样 的物理参 数 已明确 测定 。
镜 将 寻找这 样 的天 体 。利用光 谱测 量技 术来 确
定何 时发 生的再 电离ห้องสมุดไป่ตู้， 这是 最为容易的事情 ， 因
通 过观 测背 景 恒 星透过 星 云 的发 光 ，詹姆 斯 ・ 韦布 空间望 远镜将 能透 过最 密的 星云核 的 中心 测量尘埃吸收的光学深度 。 用于这类研究 的主波
文 章 编号 ｔ １７—７５２ ０）１ ０ｌ ７ ６２８８（ｏ８１— ４一 ０ ０
詹 姆 斯 ・ 布 空 间望 远 镜 和 韦 近 红 外 摄 像 机 的 作 用
１ 引 言
以阿波罗宇宙飞船 时代 美 国宇航 局 （ Ａ Ａ Ｎ ｓ）
局 长 的 姓 名 命 名 的詹 姆 斯 ・韦 布 空 间 望 远 镜 （ｗＳ ） 同 时作 为 哈 勃 空 间望 远 镜 （ Ｓ ）和 Ｊ Ｔ 是 ＨＴ 斯 必 泽 空间 望远镜 （ｓ ） Ｓ Ｔ 的科 学 后继 者而 设计 的。要 想解答 先前 的这 两个 任 务所 提 出的 科学 问题 ， 需要一架性 能很 高的空 间望 远镜。它必须 具 有很 大 的集光 面积 才能超 出哈勃 和斯 必 泽望 远镜 的探 测极 限 。现 有 的运 载火 箭还 不 能运 载 足够大 的主反射镜 ，除非 主反射镜 可以折叠 。 这 促使 有关 人员 为詹姆 斯 ・ 韦布 空 间望远镜 设计 了一 种具 有创 新意 义 的分块 式 主反 射镜 。这种
遥远 星 系的视 线上存 在 着 氢原 子 的 吸收，氢 原
子会 吸收波长短 于赖曼 （． １ 的光子 。目 ０１ ６ ｍ） ２ 前 已发现 的星 系的红移高达 ７ ，因此 ， 了对抗 为 这种效应 ，观测 工作必 须在 长于 ０ ７ ｍ 的波长 ． ９
处 进行。第 一批星 系的红 移可能为 １ １ ，因 ０ ５ 此 必须 使用更 长 的波 长 ，而为 了证 明一个天 体
一
１ ． １詹姆 斯 ・ 韦布 空间望远 镜 的科 学计划
１１１第一 缕 亮 光 ．．
为 詹姆 斯 ・ 韦布 空 间望远镜 确 定 的第 一个 科 学 目标是 寻找 宇 宙经过 大爆 炸并 冷却后 凝 聚 起 来 的第 一批天 体所 发 出 的亮光 。该 望远 镜在 研 究远 距离辐 射源 方面 的潜 力推 动 了许 多预测 第 一批 恒星性 质 的理 论研 究 ，由于那 时缺 乏 比