望遠鏡與觀測天文學

太空望遠鏡

地球大氣對觀星者是把雙刃劍:它讓我們存活,卻抹糊星光、擋住整段整段的光譜。解藥是徹底把它甩在身後。太空望遠鏡就是放置在軌道上或深空中、位於大氣之上的天文台,那裡視野穩定,完整的電磁波譜敞開無遺。

進入太空換來兩大優勢。其一,沒有大氣便沒有視寧度,因此太空望遠鏡可以恰好工作在繞射極限,晝夜都能提供穩如磐石的影像。其二,大氣對大部分光譜不透明——它吸收幾乎全部紫外、X 射線、伽馬射線和大量紅外——因此這些波段的天文台必須飛到大氣之上。哈伯太空望遠鏡主要在近地軌道工作於可見光和紫外;詹姆斯·韋伯太空望遠鏡在 150 萬公里外、被遮擋陽光的深空點觀測紅外;錢德拉等 X 射線天文台捕獲永遠到不了地面的輻射。

代價高昂。太空望遠鏡無法隨意維修,必須熬過發射和太空的嚴酷環境,造價也遠高於同口徑的地面望遠鏡。所以天文學家把太空留給地面根本做不到的事——大氣擋住的波段,以及連自適應光學也無法完全匹敵的繞射極限銳度與穩定性——而其餘工作交給地面上日益增大的望遠鏡。

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡繞距地球 150 萬公里的一個平衡點運行——是月球距離的四倍——躲在一面網球場大小的遮陽罩後保持寒冷與黑暗,才能感知微弱的紅外光。

升到大氣之上,整段光譜豁然敞開。

身處太空並不會讓望遠鏡看得「更近」或更大——它消除的是大氣的模糊,並放行被擋住的波段。太空望遠鏡仍受與地面望遠鏡相同的口徑和繞射極限的約束。

又稱
orbiting observatory太空望远镜軌道天文台