一般人将韦伯太空望远镜看做是哈勃太空望远镜的替代品,但是实际上韦伯太空望远镜是哈勃的继任者,是接班人。韦伯太空望远镜的科学目标是由哈勃太空望远镜的观测结果推动的,最终让韦伯太空望远镜的观测结果能够超越哈勃的工作效果,特别是更远的天体红移程度更高,它们的光从紫外线和光学推进到近红外,所以,对于这些遥远的天体(比如宇宙中形成的第一批星系)的观测就需要使用红外望远镜。
本文将会总结下韦伯太空望远镜和哈勃太空望远镜的区别,以及分析下它们两个之间到底谁的能力更强。
比较项目 | 韦伯太空望远镜 | 哈勃太空望远镜 |
---|---|---|
主镜直径 | 6.5米 | 2.4米 |
轨道位置 | 距离地球150万公里(地球-太阳 L2 拉格朗日点) | 距离地球570公里 |
观测光谱段 | 主要工作在近红外和红外线段 | 紫外线和可见光部分 |
最佳分辨率 | 2微米 | 0.5微米 |
能看多远 | 婴儿星系 | 幼儿星系 |
哈勃太空望远镜观测可见光,韦伯太空望远镜观测红外光
哈勃太空望远镜的主镜直径是2.4米,韦伯太空望远镜则是6.5米,韦伯的主镜直径比哈勃大2.7倍,这也是大家最常比较的部分。可是,如果主镜大就比较厉害,那么夏威夷大岛上的凯克10米望远镜,不就比哈勃和韦伯更强?
哈勃太空望远镜与韦伯太空望远镜观测的波段不同,用途也不一样。哈勃主要观测的波段在可见光,可见光是指人类眼睛可以看见的光或颜色范围,也就是红、橙、黄、绿、蓝、靛和紫。从红光到紫光,光的波长由长到短,红光的波长大约是0.62–0.74微米(1微米=0.001公厘),紫光的范围则是0.38–0.45微米。
红外光是指比红光波长更长的光,也就是波长比0.7微米更长,这是韦伯望远镜主要观测宇宙的波段。
哈勃和韦伯太空望远镜观测的波段,一个在可见光,另一个在红外光,所以在功用上本来就不一样,如果要比较的话就要小心,不然就像拿橘子跟苹果相比,拿不同的东西做比较显得很突兀。
谁看得比较清楚?来比一比分辨率吧!
哈勃太空望远镜与韦伯可以拿来做比较的是分辨率,分辨率的值(角秒)愈低,表示能看到天体愈细微的部分,分辨率跟主镜直径和观测的波长有关。望远镜主镜愈大,分辨率愈好;另外也跟观测的波长成正比。
答案揭晓——哈勃的分辨率略胜一筹!
前面提到分辨率跟主镜直径与观测波长的关系有一个重要前提,主镜必须研磨到完美、光滑,也就是主镜上不能出现高低起伏。如果主镜不完美,像游乐场里的哈哈镜,不能聚焦成像,分辨率自然不好。
波长愈短对镜面的要求愈高。哈勃太空望远镜的镜面对0.5微米波长更长的光是完美的,比0.5微米波长更短的光波则呈现不完美,韦伯望远镜的主镜则是对2微米更长的波长是光滑的。(光学上,物理学家的说法是哈勃和韦伯分别在0.5和2微米达到绕射极限。)
哈勃和韦伯望远镜最佳分辨率分别在0.5微米和2微米,根据前面的分辨率公式,哈勃在0.5微米的分辨率是0.05角秒,而韦伯在2微米的分辨率是0.08角秒,结论是哈勃的分辨率比韦伯稍微好一点!也就是哈勃老当益壮,一点也不比韦伯差。
从哈勃到韦伯,有如长江后浪推前浪
天文学家从1990年开始,透过哈勃望远镜研究宇宙,这三十年来科学家已经把哈勃的功能发挥到极致,我们对宇宙的了解很多都来自哈勃的观测。不过这三十年的努力也让天文学家发现哈勃不足的地方,科学家知道关键在红外线观测能力。前一代的红外望远镜斯皮策无法达到需求,天文学家只能殷殷期盼韦伯。
韦伯首批公布的图片中,几乎都是哈勃曾经拍过的天体,从科学上来说,比较可见光和红外图片资料可以对目标天体更多了解,不过我认为这应该是韦伯对哈勃致敬的方式,感谢哈勃三十多年的贡献!
韦伯太空望远镜站在巨人的肩膀上,必定能比哈勃太空望远镜看得更暗、更远!
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