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玛莎·里克:二十年磨一剑,韦伯为什么花了这么久?
【导读】 亚利桑那大学天文学教授玛莎·里克(Marcia Rieke)是韦伯望远镜近红外相机(NIRCam)的负责人(“主要研究者”,principal investigator),在韦伯望远镜的首批成果公布后,她与观察者网科普作者岑少宇谈了一些自己的见解。
观察者网:对于大多数受众来说,韦伯望远镜和哈勃望远镜拍摄的深空图像看起来很相似。作为天文学家,您可以从图像中了解到什么?
玛莎·里克:这些图像看起来很相似,但实际上它们携带的信息非常不同。哈勃望远镜拍摄的图像,显示的是物体在可见光波段的样子,韦伯望远镜拍摄的图像展现的是红外光。通过比较在这些不同波长范围内的物体的亮度,我们可以了解到很多事情。对于遥远的星系,我们可以估计它们到底有多远,而从韦伯所拍图像的亮度,我们可以估计星系的质量。
近红外相机的探测器之一,图片来源:亚利桑那大学/NASA
近红外相机的四个探测器组装在一起,外部的黑色挡板可以阻止光线射到任何能反光的表面,例如探测器的边缘。图片来源:亚利桑那大学/NASA
近红外相机的光学路径与对应实物
观察者网:探测遥远星系与研究宇宙早期的情况密切相关,为什么了解宇宙或恒星的起源对人类很重要?
玛莎·里克:任何仰望天空,并思索为什么宇宙看起来是这样的人,都会知道这个问题的答案。人类对我们自己如何产生,对太阳系和银河系如何产生、并给我们提供这样的环境,都充满好奇。
观察者网:韦伯望远镜集成了许多新技术,有没有哪个让你印象最为深刻?
玛莎·里克:我对任何单一的新技术都没有多么深刻的印象,但韦伯团队能将所有这些技术结合在一起并使它们运行良好,这样的表现更让我印象深刻。望远镜和仪器工作得比预期要好,这表明各项新事物正在出色地协同工作。
观察者网:要能够协同工作,首先可能需要解决温度问题,近红外相机是如何降温的?如果不降温,它在轨道上会达到多少温度?
玛莎·里克:近红外相机通过散热器把热量散到宇宙空间里,可以维持在约-233摄氏度。如果没有散热系统,近红外相机的温度会与室温相当。
固定ISIM散热器(FIR,Fixed ISIM Radiator,ISIM即“科学仪器整合模块”,Integrated Science Instrument Module)安装在主镜背后,近红外相机散热器是FIR的一部分。图为FIR的安装过程,图片下方即为倒扣的主镜,图片来源:Ball Aerospace
中红外探测器(Mid-Infrared Instrument,MIRI)需要更低的工作温度,因此由图中的制冷设备支持,图片来源:NASA/JPL-Caltech
观察者网:在开始工作前,校准至关重要,近红外相机使用恒星HD84800作为参考点,这样做有什么好处吗?
玛莎·里克:我们使用恒星HD84800是因为它所在的这片区域方便韦伯望远镜观测,而且它足够明亮,靠观察它就可以展现望远镜校准的细节。
校准阶段拍摄的图像之一,刊载于7月18日的《自然·天文学》上。尽管形状奇怪,但工程师知道此类情况下如何调整,因此并不担心。图片来源:NASA
校准阶段,18面镜子对同一恒星的成像,图片来源:NASA
观察者网:其他探测器也有独特之处,比如近红外光谱仪(NIRSpec),据报道它可以同时观测100个物体,这是如何实现的?
玛莎·里克:近红外光谱仪确实很神奇。它的微快门狭缝对应约0.2角秒宽的天空,实际的尺寸大约相当于人的头发的直径,通过电磁控制。
每个微快门(microshutter)长200微米,宽100微米,图片来源:NASA
每个阵列上排列365乘以171个微快门,尺寸与邮票相当,共有四个阵列,近25万个微快门,图片来源:NASA
通过磁力臂的移动控制微快门开合,图片来源:jwst-docs.stsci.edu
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本文仅代表作者个人观点。
- 责任编辑: 陈轩甫 
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