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天文|NASA的韦伯望远镜将如何利用斯皮策号望远镜留下的宝贵财富？( 二 )


在鉴别和描绘褐矮星上 ， 斯皮策取得了相当不错的进展 。 褐矮星是一种比体积大于恒星但质量小于恒星的星球 ， 恒星通过氢聚变获得自身能量 ， 但褐矮星不是这样的 。 斯皮策已经能够观察到褐矮星大气层上的云层 ， 以及它们随着时间移动、改变形状的过程 。 韦伯也将研究褐矮星云层的特性 ， 并对它们的物理性质做出更深入的研究 。
天文|NASA的韦伯望远镜将如何利用斯皮策号望远镜留下的宝贵财富？
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图源：知乎
在研究围绕恒星旋转的气体和尘埃组成的圆盘时 ， 红外光检测已经成为一项革命性的技术 ， 斯皮策和韦伯望远镜对圆盘发出的红外光都很灵敏 。 斯皮策所研究的圆盘含有形成行星的原材料 ， 它们甚至可能代表着地球和其它行星形成之前太阳系的存在状态 。 斯皮策已观察到新星周围的粒子开始转变成小行星体 ， 并且发现一些圆盘中的物质与太阳系彗星中的物质很类似 。 韦伯也将观察类似的圆盘并发现更多有关行星形成过程的信息 。
大量的星系
当光从遥远的地方传播到地球上时 ， 其波长会变长 ， 因为宇宙正在膨胀 ， 而且发光物体也在远离地球 。 就像汽笛声随着救护车的离开声音越来越小 ， 来自遥远星系的光的频率也会降低 ， 这种现象叫做“红移” 。 这意味着随着时间的流逝 ， 恒星在宇宙早期发出的可见光会以红外光的形式到达地球 。 因此 ， 红外光成为了探索宇宙古老过去的强有力工具 。
天文|NASA的韦伯望远镜将如何利用斯皮策号望远镜留下的宝贵财富？
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红移现象 图源：百度百科
精确定位数千亿的星系就目前而言是不可能的 ， 但斯皮策已经制作出了代表宇宙不同部分的大型星系目录 ， 其中包括目前所知道的最遥远的星系 。 斯皮策和哈勃太空望远镜所完成的大范围调查 ， 有助于天文学家们有效寻找可供韦伯深入研究的目标 。
比如斯皮策和哈勃一起拍摄的GN-z11星系照片 ， 该照片保留了迄今为止测量到的最遥远星系的记录 。 它是一颗宇宙只有4亿岁的遗迹星球 ， 那时的宇宙存在时间只有现在的3% ， 体积小于现在的10% 。
“斯皮策已经研究了数千个星系 ， 并通过观察星空绘制了银河系地图并完成了其他具有开创性的壮举 ， ”位于加利福尼亚州帕萨迪纳市 ， 加州理工学院/IPAC斯皮策科学中心的经理肖恩·凯里说 。 “韦伯望远镜不具备这样的能力 ， 但它将专注于斯皮策调查结果中最值得研究的目标 ， 并将向人们展示它们的高清面貌 。 ”
而且 ， 韦伯望远镜具有高灵敏度 ， 有望寻找到形成于宇宙更早期的星系 。 但对于这些遥远的星系 ， 天文学家们仍存许多疑问：很多恒星形成于这些星系之中吗？这些恒星富有气体吗？有黑洞的存在于星系中心吗？那些黑洞与恒星间有怎样的相互作用？另外 ， 几十年来 ， 科学家们一直在思考一个类似于先有鸡还是先有蛋的问题:是先形成黑洞还是先形成了周围的星系？
“不久 ， 我们就能够看到我们从未见过的宇宙中最古老的星系 。 ” 斯特劳恩说 。
而在更近处 ， 斯皮策还研究了一种被称为极亮红外星系（LIRG）的神秘星系 。 这样的星系每秒产生的能量是普通星系的数十到数百倍 ， 而其中大部分能量以远红外光的形式释放 。 科学家们通过斯皮策望远镜研究LIRG星系 ， 了解了在星系发生碰撞与合并的快速演化时期 ， 恒星的形成和黑洞的成长 。 这种碰撞在60亿到100亿年前更为常见 ， 它们影响了已知宇宙的演化 。
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极亮红外星系NGC2623 ， 图源：哈勃望远镜
韦伯LIRG星系观测项目的领导人 ， 加州理工大学的李·阿玛斯说 ， “韦伯将从斯皮策那里获得灵感 ， 对远近各种距离的LIRG星系进行研究 ， 以便深入了解在宇宙时间内的星系演化过程中 ， 星系合并、恒星形成时发生的爆炸以及超大质量黑洞增长的作用 。 ”
作者: Tony Greicius
FY: 仙人胖胖
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