人類最貴的眼睛

向治霖

它能接收早期星系發射的紅外光，觀察135億年前宇宙大爆炸幾億年后形成的第一批恒星和星系。

2021年圣誕節，韋伯望遠鏡發射升空。這是一趟令人期待的旅途。

上世紀90年代初，哈勃望遠鏡發射升空，在至今30年時間內，它完成了近150萬次對太空的科學觀察，展現了諸如類星體環境、遙遠星云等人類此前從未目睹的景象。韋伯望遠鏡，則被寄予了哈勃望遠鏡“繼任者”的期望。

不過，它又與哈勃望遠鏡截然不同。

2022年1月9日，天文學家通過控制釋放機構，經過50次主要部署，已經將韋伯空間望遠鏡中、由18塊六邊形鏡片組成的主鏡完全打開。它就像是一只眼睛，正在緩緩地張開。在預計半年時間的調整工作后，它將注目于廣袤蒼穹，望向那一片引得人類遐想了幾千年的無際宇宙。

“前輩”哈勃

比起哈勃望遠鏡，韋伯望遠鏡最大的不同之處，在于其可觀測無線電波長。

哈勃望遠鏡“雜而全”，可觀測的光譜，從紫外線、可見光，一直到紅外線以上。韋伯望遠鏡“專而精”，僅僅可觀測紅外線頻段的無線電。

這不是缺陷，而是進步。

韋伯望遠鏡最早預備在2010年前后發射，然而，相關進展一拖再拖，晚了整整10年。它的前輩哈勃望遠鏡，從立項到發射用了40多年。

但這一切是值得的。1990年，哈勃望遠鏡發射升空，距離地面大約540公里高度。在大氣層之上，哈勃望遠鏡用它直徑2.4米的鏡頭“深情凝視”遙遠的宇宙，為我們揭開了許多遙遠星系的秘密。

我們現在知道的許多宇宙學奇觀，都是哈勃望遠鏡帶來的。

例如“上帝之眼”，從圖片資料中看去，它是一個蔚藍色瞳孔與白眼球的四周透色的眼瞼，和眼睛很像。事實上，這是位于水瓶星座里的、編號為NGC7293的行星狀星云。

再例如，通過哈勃望遠鏡，人類第一次看見“瀕死”的行星。2019年8月，一顆滾燙的“橄欖球”狀系外行星被拍到。這顆行星因為距離恒星太近而被撕扯、加熱，大氣也正在加速逃逸，整顆行星處于被吞噬的邊緣。這個奇觀又被稱為“死亡擁抱”。

更重要的是，哈勃望遠鏡拓展了我們對“時間”的視野，讓我們看見目前最古的宇宙樣貌。

2020年1月，一個國際天文學家團隊利用美國哈勃太空望遠鏡發現了迄今已知的最遙遠、最古老的星系群。這個三重星系群被稱為EGS77。觀測表明，這個三重星系群參與了宇宙初期被稱為“再電離”的改造過程。EGS77大約誕生于宇宙大爆炸后6.8億年時，當時宇宙年齡還不足現今138億歲的5%。

哈勃望遠鏡戰功赫赫，以上寫到的，不過是最被人熟知的幾個奇觀。

然而，不得不接受的是，航天器終究有報銷退役的一天。

2010年，哈勃望遠鏡最后一次接受維護，在此之后，由于美國航天器的退役，以及對維護人員的安全考慮，它再也無法被修復。

如今又過了11年，據美國航空航天局消息，哈勃望遠鏡上用于維持穩定的6個陀螺儀壞了3個，整個機身“垂垂老矣”，它將隨時可能返回大氣層，從此退役。

還好，作為它的繼任者，韋伯望遠鏡終于發射上崗了。

又一只“眼睛”

韋伯望遠鏡，是哈勃的繼任者，也無疑是它的加強版。

按照傳統的性能參數，最基本的一項是，韋伯望遠鏡的反射鏡面直徑達到了6.5米，更大的面積可以收集更多光線。這也意味著，它能看到更遠、更暗淡的星光。

韋伯望遠鏡僅僅接收紅外線頻段，根據我們對電磁波的認識，這意味著，它將看到更精密的、更古老的宇宙圖景。

如此一路看下來，20世紀至今，科技突飛猛進。地面的科技“內卷”不休，好在航天科技“初心不改”，沒有忘記去尋找星辰大海邊際的旅途。

這趟旅途的目的地，則是構建完整的現代宇宙學。因而，在詳細介紹韋伯望遠鏡之前，讓我們再次回到20世紀。

天文觀測這一領域，從最初就和宇宙學結緣。伽利略時代，通過手中小小的望遠鏡，伽利略推翻了幾千年來“天圓地方”的宇宙構想。20世紀，人們愈發認識到，真正的宇宙似乎無邊無涯。

1912年，美國天文學家斯萊弗正在研究河外星系，發現它們的光譜線普遍存在著向紅端移動的現象。隨著研究素材的積累，他得出結論，幾乎所有的河外星系，都有“紅移效應”。根據多普勒效應解釋，這些星系都在離地球遠去。

1929年，美國天文學家哈勃提出了“哈勃定律”：星系的紅移量與它們離地球的距離成正比。形象地說，宇宙就是一個膨脹的氣球，且越在外層的、膨脹速度越快。沒錯，哈勃望遠鏡所紀念的，就是這位提出了宇宙模型的科學家。

因為“氣球”模型，宇宙從人們以為的“萬古如長夜”，變得熱鬧起來了。宇宙既然是越來越大的，那么，將時間往前推，它應該越來越小。可是，證據在哪里？

證據就在無線電中。根據“大爆炸”學說，宇宙不斷地膨脹，溫度不斷下降，各類元素開始形成。但是，原初輻射與物質元素脫離耦合后仍保持黑體譜。也就是說，宇宙最初的那次爆炸，遺留下遍存于宇宙的碎片，它們表現為“宇宙微波背景輻射”。

研究“宇宙微波背景輻射”，正是韋伯望遠鏡的最重要的任務。

據美國航空航天局消息，它將調查作為大爆炸理論的殘余紅外線證據（宇宙微波背景輻射），觀測今天可見宇宙的初期狀態。它能接收早期星系發射的紅外光，觀察135億年前宇宙大爆炸幾億年后形成的第一批恒星和星系。

正因延期，韋伯望遠鏡捕捉微弱無線電的配置得到加強。比起哈勃望遠鏡僅僅540公里的軌道，這一次，韋伯望遠鏡直接登陸150萬公里的衛星軌道，以此減少月球和地球的熱輻射干擾。

它是有史以來，人類最貴的一雙眼睛。大概在2022年6月前后，它會完全睜開，正式啟動。

它將傳回怎樣的照片？值得期待。

摘編自《南風窗》2022年第2期