詹姆斯·韦伯望远镜照片

如果詹姆斯·韦伯望远镜的功率提高10倍，我们是否能够看到时间的起源？马里兰大学巴尔的摩分校天文学和天体物理学助理教授阿迪·福德解释道。

詹姆斯·韦伯太空望远镜（简称JWST）是迄今为止建造的最先进的望远镜之一。JWST的规划始于25多年前，建造工作历时十余年。它于2021年12月25日发射升空，并在一个月内抵达最终目的地：距离地球93万英里。其在太空中的位置使其能够相对无遮挡地观测宇宙。

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这台望远镜的设计是一项由美国宇航局（NASA）牵头的全球合作项目，旨在通过革命性的工程技术拓展天文观测的边界。它的主镜非常巨大，直径约21英尺（6.5米）。这几乎是1990年发射至今仍在运行的哈勃太空望远镜的三倍。

望远镜的反射镜使其能够收集光线。詹姆斯·韦伯太空望远镜的反射镜非常大，以至于它可以“看到”宇宙中最暗淡、最遥远的星系和恒星。它配备的尖端仪器可以揭示这些遥远宇宙天体的组成、温度和运动信息。

作为一名天体物理学家，我不断地回溯过去，探寻恒星、星系和超大质量黑洞在光线开始向地球传播时的模样，并利用这些信息更好地理解它们的成长和演化。对我以及成千上万的太空科学家而言，詹姆斯·韦伯太空望远镜是通往未知宇宙的一扇窗口。

詹姆斯·韦伯太空望远镜究竟能观测到宇宙和过去多久？大约135亿年前。

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詹姆斯·韦伯望远镜

时间旅行

望远镜看到的并非恒星、星系和系外行星现在的真实面貌。相反，天文学家得以窥见它们过去的模样。光线需要时间穿越太空才能到达我们的望远镜。从本质上讲，观测太空也是一次时光之旅。

即使对于离我们很近的物体来说，情况也是如此。你看到的太阳光大约在8分20秒前离开太阳。这就是太阳光到达地球所需的时间。

你可以轻松地计算一下。所有光——无论是阳光、手电筒还是家里的灯泡——都以每秒18.6万英里（近30万公里）的速度传播。这相当于每分钟超过1100万英里（约1800万公里）。太阳距离地球约9300万英里（1.5亿公里）。换算过来，大约需要8分20秒。

但物体距离我们越远，它的光到达我们所需的时间就越长。这就是为什么我们看到的来自比邻星（除太阳外距离我们最近的恒星）的光只有4年历史；也就是说，它距离地球约25万亿英里（约40万亿公里），所以它的光需要四年多的时间才能到达我们这里。或者，正如科学家们喜欢说的，四光年。

最近，詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）观测了埃伦德尔星，它是迄今为止探测到的最遥远的恒星之一。JWST观测到的来自埃伦德尔星的光大约有129亿年的历史。

詹姆斯·韦伯太空望远镜观测的时间比以往任何望远镜（例如哈勃太空望远镜）都要久远得多。例如，虽然哈勃望远镜能够观测到比人眼所能观测到的暗淡6万倍的天体，但詹姆斯·韦伯太空望远镜能够观测到比哈勃望远镜还要暗淡近9倍的天体。

宇宙大爆炸

宇宙大爆炸

但是，我们有可能回溯到时间的起点吗？

宇宙大爆炸是用来定义我们所知的宇宙起源的术语。科学家认为它发生在大约138亿年前。它是物理学家们最广泛接受的解释宇宙历史的理论。

然而，“宇宙大爆炸”这个名称有点误导性，因为它暗示宇宙是由某种爆炸（比如烟花）创造的。但实际上，“宇宙大爆炸”更准确地描述了宇宙中空间快速膨胀的现象。

大爆炸之后，宇宙环境如同笼罩着宇宙的一层宇宙迷雾，光线难以穿透。最终，星系、恒星和行星开始形成。

这就是为什么宇宙的这个时期被称为“宇宙黑暗时代”。随着宇宙的持续膨胀，宇宙迷雾开始升腾，光最终得以在太空中自由传播。

事实上，一些卫星已经观测到了宇宙大爆炸后约38万年遗留下的光。这些望远镜的建造目的就是为了探测宇宙大爆炸后斑驳的残余光，这种光可以在微波波段被追踪到。

然而，即使在大爆炸后38万年，宇宙中仍然没有恒星和星系。宇宙仍然是一片漆黑。直到数亿年后，第一批恒星和星系开始形成，宇宙黑暗时代才告一段落。

詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的一个距离地球约270万光年的恒星形成区

这是詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的NGC 604图像，NGC 604是一个距离地球约270万光年的恒星形成区。

詹姆斯·韦伯太空望远镜的设计目的并非观测宇宙大爆炸之前的景象，而是为了观测宇宙中第一批天体开始形成并发出光芒的时期。

在此之前，由于早期宇宙的状况以及星系和恒星的缺乏，詹姆斯·韦伯太空望远镜几乎没有光线可以观测。

回溯到大爆炸附近的时期，并非仅仅是拥有一面更大的镜子就能实现的——天文学家已经利用其他卫星观测到了大爆炸后不久的微波辐射。

因此，詹姆斯·韦伯太空望远镜观测宇宙大爆炸后数亿年的景象，这并非望远镜本身的局限性，而恰恰是它的使命所在。这反映了我们预期宇宙中恒星和星系发出第一束光的地点。

通过研究远古星系，科学家们希望了解早期宇宙的独特环境，并深入了解促成它们繁荣发展的过程。这包括超大质量黑洞的演化、恒星的生命周期，以及系外行星——太阳系以外的世界——的构成。