用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡回顧過去

The James Webb Space Telescope launched in December of 2021 and intends to succeed the famous Hubble Space Telescope. Its revolutionary technology avoids measuring visible light and focuses largely on the infrared spectrum: a completely new approach with many advantages。

相比之下，哈勃太空望遠鏡是設計來處理可見光與紫外光。為了節省空間，主相機僅捕捉黑白影像。透過濾光片，研究人員可以將特定顏色隔離，並以此顏色呈現在灰階照片中。

紅色濾光片測量紅光；藍色濾光片測量藍光；綠色濾光片測量綠光。這些是加法原色，可結合產生任何其他色調。快速輪換這些濾光片並將三張影像編輯在一起，望遠鏡即可構造出與人類視覺相似的太空圖像。

人眼的工作方式與哈勃太空望遠鏡非常相似。當光線照射到眼底的視網膜時，會遇到大量的杆狀細胞與錐狀細胞。杆狀細胞支援低光環境下的灰階視覺，錐狀細胞則作為色彩感受器。與望遠鏡的彩色濾光片類似，錐狀細胞有紅光、藍光與綠光三種，腦部將這些分離訊號整合成我們所稱的視覺。

望遠鏡努力產生許多「真實色彩」圖像：符合人類觀測者所見的描繪。它模擬我們的生物過程，尋求準確性。

然而，追求「偽色彩」圖像往往更符合我們的最佳利益，或不準確反映自然感知。星雲就是其中的典型例子。發射星雲通常呈現均勻紅色，因為它們充滿氫。透過偽色彩影像，我們可以穿透氫氣障礙，並為星雲中具有顯著物質差異的部位指定不同顏色。

哈勃太空望遠鏡擁有可進一步分析紅光微小像差並確定遙遠星系化學成分的技術。這可在最終圖像中加強，以賦予其更多意義。這也是為什麼網路上大多數星雲照片色彩多樣的原因。

此外，入射光中大量資訊人眼無法直接觀測。哈勃太空望遠鏡亦配備紫外光處理技術。紫外光對人類不可見，且不屬於任何真實色彩攝影，但透過為其分配任意色彩範圍，仍可在偽色彩圖像中呈現。

此技術尤為強大，並被詹姆斯·韋伯太空望遠鏡大量採用。聚焦於紅外波段，這項新技術能收集更多關於太空的資訊；紅外光人類無法看到，故偽色彩成像在視覺化新望遠鏡收集的任何資料時極為重要。

紫外光波長短於可見光，而紅外光波長長於兩者。哈勃太空望遠鏡專長於 0.1 至 0.8 微米波長，雖能處理接近可見光範圍的部分紅外光。詹姆斯·韋伯太空望遠鏡能捕捉至 28.5 微米波長的光。事實上，它無法觀測波長小於金色 0.6 微米的光；只能看到部分黃色、橙色與紅色，無法看到冷色。

能觀測紅外光是詹姆斯·韋伯太空望遠鏡相對哈勃太空望遠鏡最大的勝利。它實際上為研究人員提供比普通可見光更多的宇宙資訊。

當我們觀察星星時，看到的是過去的遺像。由於它們距離遙遠，從它們發射或反射的光到達我們眼睛需要時間。即使是月球，也是約 1.3 秒前的影像。

同樣的原理適用於星系。某些星系距離如此遙遠，以至於其影像在抵達地球前已被扭曲。當星系最初形成時，它們發出光。這光已經旅行了數十億年。由於宇宙膨脹，光隨時間慢慢拉長，將其從可見光譜的原始位置移至波長更長的紅外光譜。

專注於紅外光譜的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡能處理這些古老光模式，並獲得關於宇宙起源的新資訊。它能比哈勃太空望遠鏡更遠地追溯時間。

這就是詹姆斯·韋伯太空望遠鏡如此革命性的原因：我們將能夠從宇宙起始時期幾乎直接觀測星星與星系。