我们主张应利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）拍摄人类历史上最深的宇宙图像。回顾历史，每一次观测能力的飞跃都带来了颠覆性的发现。JWST凭借其前所未有的红外探测能力、巨大的主镜和优越的轨道位置，能够揭示比哈勃望远镜所见更遥远、更早期、更暗淡的宇宙。尽管已有的深空项目取得了巨大成功，但它们尚未触及JWST的极限。现在正是时候发起一项更大胆、更深入的观测计划，以突破我们现有的认知边界，探索宇宙最深处的奥秘。
为什么我们需要看得更远
每一次我们用全新的方式审视宇宙，所看到的都不只是已知事物的延伸。这些新能力总能让宇宙给我们带来惊喜，打破纪录，并揭示不通过这种方式就无法获知的信息。
- 望远镜的发明： 让我们第一次超越了肉眼。
- 天文摄影的诞生： 让我们能够记录和累积光线。
- 多波段天文学： 揭示了可见光之外的宇宙。
- 太空望远镜的出现： 摆脱了地球大气层的干扰。
- 深空视场成像技术： 通过长时间曝光，看到了极其遥远的过去。
在每一个阶段，我们都对宇宙的构成、面貌以及其中存在的天体有了更深刻的理解。如今，随着 JWST 的加入，我们拥有了史上最强大的工具。
观测宇宙的挑战
要真正看清宇宙的面貌，我们需要克服许多障碍，看到那些难以观测的目标。仅仅看到明亮和邻近的天体是远远不够的。真正的挑战在于揭示那些同时具备以下特征的天体：
- 从明亮到 极其暗淡。
- 从蓝色到 深度红移 的天体。
- 从几乎没有尘埃到 被浓厚尘埃遮蔽 的区域。
- 从邻近到 宇宙最遥远 的角落。
宇宙中大部分星系实际上是微小而暗淡的，大部分恒星主要辐射红光甚至红外光，并且宇宙中充满了尘埃。要看到这一切，需要特殊的技术和方法。
突破限制：从地面到太空
为了看到那些更遥远、更暗淡的物体，天文学家采取了多种策略。
首先是 收集更多的光。这可以通过两种方式实现：
- 建造更大口径的望远镜： 望远镜就像“光桶”，口径越大，能收集的光子就越多，也就能看到更暗的物体。同时，大口径也能带来更高的分辨率。
- 增加曝光时间： 现代天文摄影可以将长时间曝光的图像叠加，从而产生深邃的全彩照片，揭示肉眼或单次短曝光无法看到的细节。
然而，即使是在地面上进行长时间的多波段观测，也存在无法逾越的障碍：
- 宇宙膨胀导致红移： 遥远星系发出的光在抵达我们之前，波长会被宇宙膨胀拉长，变得更“红”。最终，这些光会超出可见光仪器的探测范围。
- 尘埃的阻挡： 宇宙尘埃，特别是大颗粒尘埃，会阻挡可见光，使我们无法看到其背后的天体。
- 地球大气的干扰： 大气层会扭曲和吸收光线，尤其是在红外波段。这就像在游泳池底看天空，视野模糊不清。
为了克服这些问题，进入太空 是最有效的解决方案。在地球大气层之上，望远镜可以直接接收来自宇宙深处的光子，不受任何扭曲或阻挡。
JWST：新时代的革命性工具
哈勃望远镜在1995年拍摄的“哈勃深空场”（Hubble Deep Field）首次向我们展示了遥远宇宙并非空无一物，而是充满了各式各样的星系。但与哈勃相比，JWST 带来了革命性的提升。
JWST 的关键优势在于：
- 红外优化： JWST 的仪器专为红外波段设计，能够穿透尘埃，并看到因宇宙膨胀而发生极度红移的早期星系。哈勃的主要观测范围在可见光和近红外，而 JWST 可以观测到更长的中红外波段。
- 巨大的集光面积： JWST 的主镜面积约为哈勃的七倍，这意味着它能收集更多的光，看到更暗淡的物体。
- 优越的轨道位置： JWST 位于日地拉格朗日L2点，可以持续对目标进行观测，不像在低地球轨道运行的哈勃，其观测时间会因地球遮挡而中断。
JWST 的图像比哈勃 更清晰、分辨率更高。许多在哈勃图像中模糊不清或完全不可见的天体，在 JWST 的视野中都呈现出清晰的结构和细节。
现在是采取行动的最佳时机
尽管 JWST 已经执行了多个深空探测项目，如 JADES 和 CEERS，并发现了迄今为止最遥远的一批星系，但这些项目的观测时间仍无法与哈勃的“极限深空场”（eXtreme Deep Field，耗时23天）相比。我们尚未真正将 JWST 推向其性能的极限。
- 现有项目各有侧重： 有些项目追求更广的视场，牺牲了深度；有些利用引力透镜效应，但限制了观测区域。
- 大量候选目标待验证： 我们已经发现了数百个极高红移的星系候选体，但需要更深入的观测来进行光谱确认。
- 竞争异常激烈： JWST 是史上最受欢迎的太空望远镜，观测申请的成功率不足10%。
即便如此，我们不应推迟进行一次前所未有的深度观测。现在正是时候，勇敢地将目光投向我们从未见过的宇宙深处。
超越当前的地平线，永远是发现最大惊喜的地方。如果宇宙中还存在着等待我们去发现的惊人奥秘，那它们一定就藏在那片最深邃、最黑暗的未知之中。