記者 | 錢伯彥
繼天文學(xué)家展示銀河系中心黑洞“人馬座A*”的首張照片兩個(gè)月后，人類又向著探索星辰大海邁進(jìn)了一步。
美東時(shí)間7月12日，美國國家航空航天局（NASA）公布了詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡拍攝的首批五張圖像。該批圖像涵蓋深空星系團(tuán)、致密星系群、彌漫星云以及系外行星等天文學(xué)最前沿的研究領(lǐng)域。
這五張照片分別是SMACS 0723星系團(tuán)、船底座大星云、史蒂芬五重星系、南環(huán)星云，以及系外行星WASP-96b。
SMACS 0723星系團(tuán)的圖像是迄今為止最深空、最清晰的遙遠(yuǎn)宇宙的紅外圖像，由韋伯望遠(yuǎn)鏡的近紅外相機(jī)耗時(shí)12小時(shí)拍攝，刷新了此前哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的紀(jì)錄。
SMACS 0723星系團(tuán)包括數(shù)千個(gè)星系，其巨大的質(zhì)量引發(fā)的引力透鏡效應(yīng)明顯地彎曲了更遙遠(yuǎn)星系的光，并在圖像中央形成透鏡狀扭曲，這也是愛因斯坦廣義相對論的最直觀體現(xiàn)。在該張照片之中，韋伯望遠(yuǎn)鏡甚至捕捉到了131億年前的圖像，這也是距離宇宙大爆炸僅10億年之后的早期宇宙圖景。
船底座大星云，又稱NGC 3372是夜空之中最大的彌散星云之一，比著名的獵戶座大星云大四倍以上，距離地球7600光年。該星云內(nèi)部最為著名的天體為南半球亮星海山二（即船底座η）以及鑰匙孔星云。
彌漫星云也是恒星誕生的搖籃。本質(zhì)上由稀薄氣體和塵埃構(gòu)成的星云若在重力作用下持續(xù)收縮，并最終成功激發(fā)氫聚變，一顆恒星的胚胎——原恒星由此誕生。通過對彌漫星云的多波段研究有助于了解恒星系統(tǒng)的誕生過程。
該照片由韋伯望遠(yuǎn)鏡的近紅外相機(jī) (NIRCam) 以及中紅外相機(jī) (MIRI) 拍攝。
史蒂芬五重星系位于天馬座，是目前最為人熟知的致密（四合）星系群，距離地球2.9億光年。
韋伯空間望遠(yuǎn)鏡提供的圖像擁有1.5億像素并提供了該致密星系群的豐富細(xì)節(jié)。四個(gè)緊鄰星系相互之間的引力作用使得星系內(nèi)部的氣體與塵埃被拋出本星系，擾動后的氣體塵埃同樣也是恒星誕生的搖籃。
天文學(xué)家預(yù)計(jì)該四合星系群最終將合并為一個(gè)超星系。星系的合并過程對于未來銀河系與仙女座大星系的合并有著參考意義，星系核的合并在多數(shù)情況下也代表著兩大超大質(zhì)量黑洞的合并，也是引力波研究的熱門課題。目前已經(jīng)確認(rèn)，該四合致密星系群之中最亮的星系NGC 7319核心擁有2400萬倍太陽質(zhì)量的超大質(zhì)量黑洞。
南環(huán)星云又稱八裂星云，是位于船帆座的行星狀星云，距離地球約2500光年。
不同于誕生恒星的彌漫星云，行星狀星云由步入暮年的恒星噴出的氣體和塵埃殼構(gòu)成。最著名的行星狀星云為金牛座的蟹狀星云。
韋伯空間望遠(yuǎn)鏡通過紅外波段展示了南環(huán)星云更多的細(xì)節(jié)以及塵埃殼的特殊結(jié)構(gòu)。例如在南環(huán)星云的兩組圖片之中，第一張照片為通過近紅外相機(jī)拍攝，第二張照片為通過中紅外相機(jī)拍攝。其中第一張照片的星云中心僅可見一顆恒星，即為噴發(fā)出行星狀星云的暮年白矮星；第二張照片之中可以明確觀察到第二顆恒星，該恒星仍處于演化早期階段。
WASP-96 b是銀河系之中已經(jīng)確認(rèn)的5000余顆太陽系外行星之一，它位于距離地球1150光年之外的鳳凰座，雖然該星已經(jīng)確認(rèn)為一顆半個(gè)木星質(zhì)量的氣態(tài)巨行星，不可能擁有與地球類似的生命，但是韋伯望遠(yuǎn)鏡通過該圖像展示了其優(yōu)秀的系外行星大氣層光譜分析能力。
韋伯望遠(yuǎn)鏡通過攜帶的近紅外成像儀和無狹縫光譜儀（NIRISS）對WASP-96 b的大氣層進(jìn)行了有史以來最詳細(xì)的近紅外透射光譜，其中明確發(fā)現(xiàn)大氣層之中存在水的證據(jù)。韋伯望遠(yuǎn)鏡還擁有對氧氣、甲烷和二氧化碳等其他關(guān)鍵分子的光譜分析能力，在接下來的服役生涯之中，韋伯望遠(yuǎn)鏡將對包括氣態(tài)巨行星、類地行星以及冰巨星進(jìn)行更多的光譜分析。
韋伯空間望遠(yuǎn)鏡是人類歷史上建造的最昂貴、也是最先進(jìn)的太空望遠(yuǎn)鏡。該望遠(yuǎn)鏡由NASA、歐洲空間局（ESA）以及加拿大航天局（CSA）于2005年正式共同注資立項(xiàng)，前后耗費(fèi)100億美元，最終于2021年圣誕節(jié)當(dāng)天由ESA發(fā)射入軌，今年1月24日順利進(jìn)入圍繞日地系統(tǒng)第二拉格朗日點(diǎn)的運(yùn)行軌道。其主鏡直徑6.5米，由18片六邊形鏡片構(gòu)成，配有5層可展開的遮陽板。
韋伯望遠(yuǎn)鏡作為著名的哈勃空間望遠(yuǎn)鏡以及史匹哲太空望遠(yuǎn)鏡的繼承者，肩負(fù)著研究大爆炸之后第一代恒星、星系的形成與演化、恒星與行星系統(tǒng)的形成以及系外行星等多項(xiàng)任務(wù)。
