從恒星誕生地到迄今為止最深的宇宙視野，美國宇航局的望遠鏡令人眼花繚亂
在詹姆斯韋伯太空望遠鏡發(fā)布的第一張照片的一部分中，來自古老星系的光斑在 130 億年后到達我們這里閃耀著光芒。
我們現在比以往任何時候都更遠、更深、更清楚地看到了太空。
恒星誕生地，圍繞垂死恒星的星云，一組密切相互作用的星系，系外行星光的第一個光譜。這些是詹姆斯韋伯太空望遠鏡在 7 月 12 日的新聞發(fā)布會上發(fā)布的首批圖像中的一些。這四組宇宙場景緊隨望遠鏡發(fā)布的第一張圖像之后，即數千個遙遠星系的遠景，在 7 月 11 日的白宮簡報會上提出。
“首先，它真的很漂亮。它充滿了星系，”JWST 運營科學家 Jane Rigby 在 7 月 12 日的簡報會上說?！拔覀冇庙f伯拍攝的每一張照片都是如此。我們不能拍[一張]空白天空的照片。我們所見之處，處處都是星系。”
深入
第一張發(fā)布的圖像中捕捉到的星系位于距離我們約 46 億光年遠的星系團后面。這些更接近星系的質量扭曲了時空，使得星團后面的物體被放大，讓天文學家有機會觀察超過 130 億年的早期宇宙。
即使有這種天體輔助，其他現有的望遠鏡也永遠看不到這么遠。但是詹姆斯韋伯太空望遠鏡，也被稱為 JWST，非常大——寬 6.5 米，它的鏡子寬度幾乎是哈勃太空望遠鏡的三倍。它還可以看到遠處星系出現的紅外波長。這些特征使它比以前的天文臺更具優(yōu)勢。
位于馬里蘭州格林貝爾特的美國宇航局戈達德太空飛行中心的里格比說：“這是我們從未有過的清晰度和清晰度。你真的可以放大和玩耍?！?/p>
巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所的天文學家 Klaus Pontoppidan 在 6 月 29 日的新聞發(fā)布會上說，盡管第一張圖片代表了迄今為止對宇宙最深的看法，但“這不是一個能維持很長時間的記錄”?！翱茖W家們將很快打破這一記錄，并走得更深?！?/p>
但是，JWST 的構建不僅僅是為了比以往任何時候都更深入、更遠地追溯時間。第一批圖像和數據的緩存展示了近處和遠處的太空場景，單個恒星和整個星系的一瞥，甚至可以窺探遙遠行星大氣的化學成分。
“這些是在五天內拍攝的照片。每五天，我們就會獲得更多數據，”歐洲航天局科學顧問馬克麥考林在 7 月 12 日的簡報會上說。（JWST 是 NASA、ESA 和加拿大航天局之間的國際合作。）“這是幾十年工作的成果，但這只是幾十年的開始。我們今天從這些圖像中看到的基本上是我們現在已經準備好了?！?/p>
宇宙懸崖
這張圖片顯示了“宇宙懸崖”，它是巨大船底座星云的一部分，該區(qū)域距離地球約 7,600 光年，那里正在誕生許多大質量恒星。一些最著名的哈勃太空望遠鏡圖像在可見光下展示了這個星云，但 JWST 在“紅外煙花”中顯示它，Pontoppidan 說。JWST 的紅外探測器可以看穿塵埃，因此星云看起來特別閃爍著星星。
美國宇航局戈達德天體物理學家安伯·斯特勞恩說：“我們正在看到以前完全隱藏在我們視野之外的全新恒星?！?/p>
但塵埃本身的分子也在發(fā)光。來自圖像頂部的嬰兒恒星的高能風正在推動和雕刻穿過中間的氣體和塵埃墻?！拔覀兛吹搅藦男律阈侵袊姵龅臍馀?、空腔和噴流的例子，”斯特勞恩說。氣體和塵埃是新恒星和新行星的原材料。
“它提醒我，我們的太陽和我們的行星，以及最終的我們，都是由我們在這里看到的同樣的東西形成的，”斯特勞恩說?！拔覀內祟愓娴呐c宇宙相連。我們是用同樣的東西做的。”
泡沫星云
南環(huán)星云是一個膨脹的氣體云，它圍繞著一顆距離地球約 2000 光年的垂死恒星。在之前的哈勃圖像中，星云看起來像一個長方形游泳池，中間有一個模糊的橙色甲板和一顆明亮的鉆石，一顆白矮星。JWST 的視野遠不止于此，在氣體中顯示出比以前的望遠鏡所能看到的更多的卷須和結構。
太空望遠鏡科學研究所的 JWST 天文學家卡爾·戈登說：“你會看到這種起泡的，幾乎是泡沫狀的外觀?！?在從 JWST 的 NIRCam 儀器捕捉到近紅外光的左手圖像中，泡沫追蹤了隨著塵埃從中心向外擴張而形成的氫分子。由于恒星剩余核心加熱的熱電離氣體，中心呈現藍色。光線從星云中逸出，就像太陽從斑駁的云層中窺視一樣。
在右側圖像中，由 MIRI 中紅外相機拍攝，外環(huán)呈藍色，微量碳氫化合物在塵埃顆粒表面形成。MIRI 圖像還揭示了星云核心中的第二顆恒星。
“我們知道這是一顆雙星，但我們并沒有看到太多產生這個星云的實際恒星，”戈登說。“現在在美里，這顆星發(fā)出紅光?！?/p>
銀河五重奏
斯蒂芬五重奏是 1877 年發(fā)現的一個距離我們約 2.9 億光年的星系群。其中四個星系正在進行親密的引力舞蹈，其中一個成員穿過星團的核心。（第五個星系實際上離地球更近，只是出現在天空中的一個類似位置。）JWST 的圖像顯示星系內的結構比之前的觀測結果更多，揭示了恒星誕生的地方。
歐洲航天局的 JWST 科學家喬瓦娜·賈爾迪諾 (Giovanna Giardino) 說：“這是一個非常重要的圖像和研究領域，”因為它顯示了推動星系演化的那種相互作用。
僅在 MIRI 儀器的圖像中，星系看起來就像纖細的骷髏相互靠近。兩個星系顯然接近合并。在頂部星系中，超大質量黑洞的證據浮出水面。圍繞黑洞旋轉的物質被加熱到極高的溫度，并在落入黑洞時發(fā)出紅外光。
系外行星的天空
這個“圖像”顯然與其他“圖像”不同，但它在科學上同樣令人興奮。它顯示了恒星 WASP 96 在穿過其氣態(tài)巨行星 WASP 96b 的大氣層時發(fā)出的光譜。
NASA 系外行星科學家 Knicole Colón 說：“在某些人看來，你會得到一堆看似顛簸和擺動的東西，但它實際上充滿了信息內容?！?“你實際上看到了表明這顆系外行星大氣中存在水蒸氣的顛簸和擺動?！?/p>
探測行星
JWST 從恒星 WASP 96 中獲取了穿過其巨行星 WASP 96b 大氣層的光譜。
這顆行星大約是木星質量的一半，每 3.4 天繞其恒星運行一次。此前天文學家認為它的天空中沒有云，但來自 JWST 的新數據顯示出云和霧霾的跡象?！坝性坪挽F霾的證據，因為水景沒有我們預測的那么大，”科隆說。
好久不見
這些第一批圖像和數據已經很久了。將成為 JWST 的望遠鏡最初是在 1980 年代構想出來的，其規(guī)劃和建設遭遇了多年的預算問題和延誤（SN：10/6/21）。
望遠鏡最終于 12 月 25 日發(fā)射升空。然后它必須在太空中展開和組裝，前往距離地球約 150 萬公里的重力穩(wěn)定點，對準由 18 個六邊形段組成的昆蟲狀主鏡，并校準其科學儀器（SN： 22年 1 月 24 日）。在這個過程中有數百個可能的故障點，但望遠鏡成功展開并開始工作。
美國宇航局戈達德太空飛行中心的 JWST 高級項目科學家約翰·馬瑟說：“我們很高興它能夠奏效，因為存在如此多的風險。” “全世界都相信我們會投入數十億美元，讓它成功，而且它奏效了。所以這是一種巨大的解脫。”
在接下來的幾個月里，望遠鏡團隊發(fā)布了校準圖像的預告片，這些圖像已經顯示了數百個遙遠的、從未見過的星系。但現在發(fā)布的圖像是科學家們將用來解開宇宙奧秘的數據制作的第一張全彩照片。
“它看到了我從未夢想過的東西，”馬瑟說。
對于望遠鏡團隊來說，終于看到第一張圖像的欣慰是顯而易見的?！熬拖瘢?#8217;天哪，我們成功了！’”同樣來自太空望遠鏡科學研究所的圖像處理器 Alyssa Pagan 說?！斑@似乎是不可能的。就像不可能的事情發(fā)生了一樣。”
鑒于對第一批圖像的預期，成像團隊宣誓保密?！拔沂仓翢o法與我的妻子分享它，”制作第一張彩色科學圖像的團隊負責人 Pontoppidan 說。
“你正在看到宇宙最深的圖像，而你是唯一一個看到過這一點的人，”他在談到 7 月 11 日發(fā)布的第一張照片時說。“這非常孤獨?！?然而很快，隨著望遠鏡下載第一張圖像，科學家、圖像處理器和科學作家團隊連續(xù)數周每天都能看到新的東西?！斑@是一種瘋狂的體驗，”Pontoppidan 說。“千載難逢的?！?/p>
對于 Pagan 來說，時機是完美的?！斑@是一件非常統(tǒng)一的事情，”她說?！笆澜绗F在是如此兩極分化。我認為它可以使用一些更通用和連接的東西。這是一個很好的視角，提醒我們，我們是如此偉大和美麗的事物的一部分。”
JWST 剛剛開始，它現在開始了第一輪全面的科學運營?！斑€有很多科學工作要做，”馬瑟說。“宇宙的奧秘不會很快結束。”
