詹姆斯 · 韋布空間望遠(yuǎn)鏡（James Webb Space Telescope, JWST）

望遠(yuǎn)鏡是人類(lèi)突破自身極限觀察宇宙的強(qiáng)勁探索工具。早在 1990 年大名鼎鼎的哈勃空間望遠(yuǎn)鏡離開(kāi)大氣層之前，科學(xué)家們就已經(jīng)開(kāi)始思考應(yīng)該用什么樣的設(shè)備來(lái)做它的 " 接班人 "。

哈勃 " 看 " 的主要是紫外線和可見(jiàn)光，兼具一定觀測(cè)較短波長(zhǎng)近紅外光的能力。但宇宙自 138 億年前大爆炸以來(lái)，一直在膨脹。面對(duì)宇宙 " 黑暗時(shí)期 "，也就是第一代發(fā)光天體形成的時(shí)期，人類(lèi)需要一架對(duì)紅外波段非常敏感的望遠(yuǎn)鏡。承載了人類(lèi)探索宇宙未來(lái)的下一代空間望遠(yuǎn)鏡，韋布空間望遠(yuǎn)鏡應(yīng)運(yùn)而生。【了解更多 JWST：絕不只是哈勃 2.0】

左側(cè)：主鏡直徑 6.5m 的韋布空間望遠(yuǎn)鏡；右側(cè)：哈勃空間望遠(yuǎn)鏡，主鏡直徑 2.4m

探索的路上從未有坦途，望遠(yuǎn)鏡歷經(jīng)二十五載，耗費(fèi)超一百億美元，原定于 2007 年發(fā)射，經(jīng)歷 16 次推遲，被廣大網(wǎng)友戲稱(chēng)為 " 鴿王 "。直到2021 年 12 月 25 日，這架號(hào)稱(chēng)人類(lèi)有史以來(lái)最強(qiáng)大的太空望遠(yuǎn)鏡——詹姆斯 · 韋布空間望遠(yuǎn)鏡（James Webb Space Telescope, JWST）終于啟程飛向宇宙，前往距離地球的背陽(yáng)面約 150 萬(wàn)千米，被稱(chēng)為 L2 點(diǎn)的日地系統(tǒng)引力平衡點(diǎn)。【了解更多 二十五載終起航 | 詹姆斯 · 韋布空間望遠(yuǎn)鏡的星辰大海】【拉格朗日點(diǎn) | 空間望遠(yuǎn)鏡們的理想鄉(xiāng)】

韋布空間望遠(yuǎn)鏡軌跡圖。／Steve Sabia/NASA Goddard

十八面子鏡緩緩展開(kāi)，在黑暗宇宙中 " 綻放 " 成直徑 6.5 米的巨大金色 " 花朵 "。韋布能否承載人們的殷殷期待？我們終于能憑借 " 韋布 " 之眼，見(jiàn)證宇宙 " 被點(diǎn)亮 " 的一刻嗎？

韋布空間望遠(yuǎn)鏡主鏡。／NASA

經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的調(diào)試和校準(zhǔn)，詹姆斯 · 韋布望遠(yuǎn)鏡（JWST）于昨晚交出了自己的首批五張高分辨率全彩科學(xué)圖像。五張照片對(duì)應(yīng)了五種不同的天體系統(tǒng)：宇宙早期的深場(chǎng)觀測(cè)、遙遠(yuǎn)的系外行星世界、恒星誕生的形成區(qū)和恒星死亡產(chǎn)生的行星狀星云，以及相互作用的星系群。

讓我們一起來(lái)看看這五張宇宙奇景。

一 / 宇宙小時(shí)候

—— 韋布第一深場(chǎng)

詹姆斯 · 韋布空間望遠(yuǎn)鏡（JWST）拍攝的第一張紅外圖像，畫(huà)面中是引力透鏡下的 SMACS 0723 星系團(tuán)。／NASA, ESA, CSA, STScI

7 月 11 日晚，韋布的第一張照片美國(guó)白宮由總統(tǒng)拜登提前曝光首發(fā)。畫(huà)面中是距離地球 46 億光年，位于飛魚(yú)星座南部的SMACS 0723 星系團(tuán)，揭示了迄今為止最清晰的早期宇宙圖像，被稱(chēng)為韋布第一深場(chǎng)，由韋布近紅外相機(jī) ( NIRCam ) 拍攝，多波段圖像合成。

韋布近紅外光譜儀拍攝的 48 個(gè)星系中最古老的星系的光譜，當(dāng)時(shí)宇宙年齡大約為 7 億年。／NASA, ESA, CSA, STScI

質(zhì)量巨大的 SMACS 0723 星系團(tuán)包含了成百上千個(gè)星系，它們形成的" 引力透鏡 " 彎曲了身后更遙遠(yuǎn)的星系光線，從而形成了宇宙放大效應(yīng)。這片沙粒大小的天區(qū)，是浩瀚宇宙的一小部分。藍(lán)色、橙色、白色，數(shù)以千計(jì)的星系，還有一些人們能觀測(cè)到的最遙遠(yuǎn)、最暗弱的天體充滿(mǎn)了畫(huà)面，令人驚嘆。哈佛大學(xué)天文學(xué)教授 Avi Loeb 解釋說(shuō)，" 圖中淡紅色的弧線是古老的星系，而淺色的圓圈和橢圓則是較年輕的星系團(tuán)。"

韋布深場(chǎng)與哈勃深場(chǎng)畫(huà)面對(duì)比。

這幅深場(chǎng)圖像可以追溯到 130 億年前，宇宙大爆炸后 4 億年左右。雖然離人類(lèi)目前的觀測(cè)極限——大爆炸后的 3.3 億年還有些許距離，但這畢竟只是韋布的第一張深場(chǎng)照片，韋布僅用 12.5 小時(shí)就完成了這張合成拍攝，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了前輩哈勃空間望遠(yuǎn)鏡用數(shù)周所能達(dá)到的程度。

憑借巨大的主鏡，出色的靈敏度與分辨率，廣泛的波長(zhǎng)范圍，非凡的性能，韋布望遠(yuǎn)鏡能夠透過(guò)宇宙中的灰塵和氣體進(jìn)行觀測(cè)，相信打破人類(lèi)現(xiàn)有的觀測(cè)記錄只是時(shí)間早晚的問(wèn)題。

二 / 恒星的誕生

—— " 恒星育兒所 "NGC 3324

詹姆斯 · 韋布空間望遠(yuǎn)鏡（JWST）拍攝的 NGC 3324。／NASA, ESA, CSA, STScI

位于南天船底座的船底座星云（Carina Nebula）是銀河系人馬臂內(nèi)距離我們 7600 光年的巨大發(fā)射星云，比獵戶(hù)座大星云還要大四倍，是地球上少數(shù)肉眼可見(jiàn)的大星云，星云內(nèi)孕育著一眾大質(zhì)量恒星，是名副其實(shí)的 " 恒星育兒所 "。

圖像中是船底座西北角NGC 3324 的年輕恒星形成區(qū)域的邊緣，年輕而熾熱的超大質(zhì)量恒星吹出強(qiáng)烈紫外線輻射和恒星風(fēng)，氣體與塵埃勾畫(huà)出一幅 " 宇宙峭壁 "， " 山谷 " 間點(diǎn)綴著閃閃發(fā)光的新生恒星。

哈勃拍攝的可見(jiàn)光數(shù)據(jù)合成的 NGC 3324。／NASA

可見(jiàn)光下，許多正在形成中的恒星發(fā)出的光被塵埃與氣體遮蔽吸收，后者又將吸收到的輻射以紅外線的形式重新發(fā)射。韋布的近紅外相機(jī)可以通過(guò)紅外線探測(cè)，穿透塵埃捕捉到里面隱藏的恒星，揭露這一隱秘的區(qū)域，為恒星的形成提供了新的觀察視角。

三 / 恒星之死

—— 恒星末期的行星狀星云

韋伯近紅外相機(jī) ( NIRCam ) 拍攝的圖像中，星星和它們的光層非常突出；韋布中紅外儀 ( MIRI ) 拍攝的圖像則顯示了中心還有一顆被塵埃包圍的恒星。／NASA, ESA, CSA, STScI

位于船帆座的南環(huán)星云（Southern Ring Nebula），距離地球約 2500 光年，是一個(gè)環(huán)繞垂死恒星的行星狀星云，恒星死亡時(shí)噴發(fā)的氣體和塵埃物質(zhì)形成了環(huán)狀結(jié)構(gòu)的氣體云，圖像由韋布的近紅外相機(jī) ( NIRCam ) 與中紅外儀器 MIRI 拍攝。

它中心的雙星系統(tǒng)在中紅外儀 ( MIRI ) 的拍攝下得以從塵埃中顯形。如同死亡瞬間的慢放，行星狀星云通常會(huì)存在數(shù)萬(wàn)年，幾千年后，這些氣體和塵埃層將消散到周?chē)目臻g中，甚至穿越太空，成為其他新生恒星或行星的一部分。

四 / 尋找地球 2.0

—— 解析系外行星的大氣層

系外行星 WASP-96 b 大氣光譜圖。／NASA, ESA, CSA, STScI

這張紅外光譜屬于一顆編號(hào)為WASP-96b的太陽(yáng)系外行星。這顆氣態(tài)巨行星距離地球約 1150 光年，形似木星，質(zhì)量大約是木星的一半，距中央恒星非常近，公轉(zhuǎn)周期僅 3.4 個(gè)地球日，表面溫度非常高。

雖然不是絢麗的宇宙影像圖，但從這張大氣光譜分析圖中我們可以看到水蒸氣的標(biāo)記。韋布望遠(yuǎn)鏡驚人的精確度能夠識(shí)別遙遠(yuǎn)行星大氣中的分子，獲知它的組成、溫度與垂直結(jié)構(gòu)等詳細(xì)的信息。不過(guò) WASP-96b 上恐怕很難孕育生命，因?yàn)樗x恒星太近，溫度太高。

走近遙遠(yuǎn)的外星世界，我們能在其中找到生命可能存在的跡象嗎？

五 / 宇宙星系群舞

—— 斯蒂芬五重星系

韋布拍攝的斯蒂芬五重星系。 ／NASA, ESA, CSA, STScI。

斯蒂芬五重奏星系（Stephan ’ s Quintet）是一個(gè)位于飛馬座的星系群。它們距離地球約 2.9 億光年，1877 年由法國(guó)天文學(xué)家 E · 斯蒂芬發(fā)現(xiàn)，是有史以來(lái)發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)致密星系群。雖然它看上去由五個(gè)星系構(gòu)成，但實(shí)際上真正接近的只有其中四個(gè)，在引力的相互作用下，它們正在合并，并終將融為一體。這幅 " 宇宙群舞 " 大片也是韋布目前為止拍下的最大圖像，全圖超過(guò) 1.5 億像素，由近 1000 個(gè)獨(dú)立圖像文件構(gòu)成。照片中還包含著銀河系內(nèi)的恒星以及更遠(yuǎn)的百億光年外的星系。

憑借強(qiáng)大的紅外能力和極高的空間分辨率，韋布展示了這個(gè)星系群中前所未聞的細(xì)節(jié)，給天文學(xué)家們提供了研究星系合并與相互作用的絕佳資料，并幫助我們了解超大質(zhì)量黑洞進(jìn)食狀態(tài)以及生長(zhǎng)速度。

/ 開(kāi)始

那些放置于太空的望遠(yuǎn)鏡 " 眼睛 " 曾讓我們見(jiàn)證了無(wú)數(shù)宇宙中無(wú)與倫比的奇跡。三十二歲的哈勃空間望遠(yuǎn)鏡曾開(kāi)啟了關(guān)于宇宙探索的空間望遠(yuǎn)鏡時(shí)代，至今仍在宇宙中兢兢業(yè)業(yè)超期服役。如今，人們期待已久的、承載了未來(lái)宇宙探索計(jì)劃的，被稱(chēng)為 " 繼任者 " 的韋布也終于接過(guò)薪火，望向宇宙更深、更遠(yuǎn)、更早的地方。

韋布空間望遠(yuǎn)鏡發(fā)射直播畫(huà)面／NASA

這次發(fā)布的 " 首戰(zhàn) " 五張圖，包括了多種不同尺度的天體，展示了韋布強(qiáng)大的觀測(cè)能力，也回應(yīng)了人們最初設(shè)計(jì)的期盼：我們將更接近早期宇宙的黎明之光、見(jiàn)證不同時(shí)代的星系形成與演化、了解恒星的生前與死后，或是在遠(yuǎn)方的世界尋找生命的痕跡；甚至是我們尚無(wú)法想象的、更多關(guān)于宇宙的秘密。

韋布望遠(yuǎn)鏡空間運(yùn)行想象圖。／NASA

韋布會(huì)開(kāi)啟宇宙探索的又一個(gè)新時(shí)代嗎？我們的宇宙觀即將被重新改寫(xiě)嗎？又有哪些宇宙的秘密會(huì)揭開(kāi)？或許改變和答案不會(huì)那么快到來(lái)，星辰大海中，這也僅僅是人類(lèi)無(wú)數(shù)次探索的其中一步。我們只知道前方的未知無(wú)盡，每一步只都是下一步的開(kāi)始，一步一步直到未來(lái)的某一天，我們才將驚嘆于已經(jīng)所航甚遠(yuǎn)。