131亿年前的光！韦伯望远镜发回史诗级大片，再现宇宙婴儿期画面

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  新智元报道  

编辑 好困 拉燕

【新智元导读】NASA公布韦伯望远镜拍摄的更多照片。让我们一起凝望深邃的宇宙吧~

昨天，美国航天局放出的由韦伯望远镜拍摄的宇宙照片刷爆了网络。

而就在晚上，NASA再一次发布了更多照片。

毋庸置疑的是，韦伯望远镜能够捕捉到的星系比它的前辈哈勃要多得多。

先让我们欣赏几张图片，看看高清望远镜下瑰丽的宇宙图景。

宇宙在138亿年前的黑暗中诞生，即使在几亿年后第一批恒星和星系闪亮登场之后，这些恒星和星系也依然保持着黑暗。

这是因为曾经灿烂的光芒被时间和膨胀的宇宙拉长了，连同其他关于我们起源的线索一起，无法被肉眼和普通的光学仪器发现。

正是因为普通的光学仪器派不上用场，韦伯就采用了各种类型的红外仪器。包括近红外、中红外等等。

顺便一提，这批彩色图像是由多个波段的照片所合成的（也就是「伪色图」），其中由蓝到红仅代表了波长的由短渐长）。

韦伯第一深场SMACS 0723

我们先来回顾一下昨天各种刷屏的那张图。

它被亲切地称为「韦伯第一深场」，是迄今为止最深、最清晰的遥远宇宙的红外图像。

除了充斥着成千上万星系的SMACS 0723星系团以外，还包括有史以来观测到的最小、最微弱的天体。

甚至，来自最远的星系的光在韦伯的镜子捕捉到它之前已经走了131亿年。

我们能够看到如此遥远的星系，还要归功于「引力透镜」的存在。

简单来讲就是，一个星系团强大的引力场可以弯曲来自它后面更遥远的星系的光线，就像放大镜弯曲和扭曲图像一样。

当研究人员将单个星系的光线拉伸成光谱时，就可以测量每个星系的距离、温度、气体密度和化学成分。

例如，下面的光谱图就揭示了这个星系的气体特性，由此，科学家也就可以得到其中的恒星是如何形成的，以及它包含多少尘埃。

南天指环星云Southern Ring Nebula

NGC 3132中心的这颗明亮的恒星虽然在韦伯望远镜的近红外光下很显眼，但实际上它在塑造周围的星云方面却只发挥着辅助作用。

而虽说第二颗恒星基本看不到，却是塑造整个星云的主力。大致位置是沿着明亮恒星的一个衍射峰在左下方的位置，数千年来，它至少喷射出了八层气体和尘埃。

而明亮的中央恒星，通过产生湍流改变了这个行星状星云高度复杂的环的形状。

这对恒星被锁定在一个紧密的轨道上，导致较暗的恒星在它们相互绕行时，向四面八方喷射物质，从而形成了这些锯齿状的环。

数百条明亮的直线穿过气体和尘埃的环。这些「聚光灯」从明亮的恒星发出，穿过星云中的孔洞，就像阳光穿过云层的缝隙一样。

但并不是所有的星光都可以逃脱。中心区域的密度，以蓝绿色为衬托。由它的透明或不透明程度反映出来。更深的蓝绿色区域表明气体和尘埃更密集——最密集的部分，光是无法挣脱的。

下图中是近红外光中红外光下，对南环星云的对比图。

在近红外相机图像中，白矮星出现在明亮的中央恒星的左下方，部分被衍射尖峰隐藏。同一颗恒星出现在中红外仪器 (MIRI) 图像中，但更亮、更大、更红。

这颗白矮星被厚厚的尘埃层所掩盖，这使它看起来更大。

两张图片中较亮的恒星还没有脱落，并紧紧围绕着这颗较暗的白矮星运行。

几千年来，在它变成白矮星之前，这颗恒星周期性地喷出质量——也就是可见的物质外壳。

如今，白矮星正在加热内部区域的气体——左侧呈蓝色，右侧呈红色。两颗恒星都在照亮外部区域，分别以橙色和蓝色显示。

图像之所以看起来差距较大，是因为近红外和中红外收集不同波长的光。

而近红外更接近眼睛的可见波长。

斯蒂芬五重奏Stephan's Quintet

「斯蒂芬五重奏」是韦伯太空望远镜拍到的迄今为止最大的图像，覆盖了月球直径的约五分之一。

虽然被称为「五重奏」，但其中只有四个星系是真正紧密相连的（NGC 7317、NGC 7318A、NGC 7318B和NGC 7319）大约在2.9亿光年之外。

第五个也就是最左边的星系被称为NGC 7320距离地球4000万光年。

它包含超过1.5亿像素，由近 1,000 个单独的图像文件构成。韦伯的近红外相机 (NIRCam) 和中红外仪器 (MIRI) 捕捉到了五个星系的视觉分组。

凭借其强大的红外视觉和极高的空间分辨率，韦伯展示了这个星系群中前所未有的细节。数以百万计的年轻恒星闪闪发光的星团和新恒星诞生的星暴区域为这幅图像增光添彩。

由于引力相互作用，气体、尘埃和恒星的扫尾正在从几个星系中拉出。

最引人注目的是，韦伯的MIRI仪器在其中一个星系NGC 7318B撞击星团时捕捉到了巨大的冲击波。这些围绕中央星系对的区域以红色和金色显示。

这张合成的NIRCam-MIRI图像使用三个MIRI过滤器中的两个，来最好地显示+区分星系内的热尘埃和结构。

MIRI发现星系中的尘埃与相互作用星系之间的冲击波之间存在明显的颜色差异。

巴尔的摩太空望远镜科学研究所的图像处理专家选择通过为MIRI数据提供不同的黄色和橙色来突出这种差异，这与分配给 NIRCam 波长恒星的蓝色和白色形成对比。

像这样的紧密星系团在早期宇宙中可能更为常见，因为它们过热的下落物质可能为被称为类星体的高能黑洞提供燃料。

即使在今天，该组中最高的星系NGC 7319也拥有一个活跃的星系核，这是一个正在积极吸积物质的超大质量黑洞。

对比哈勃望远镜，我们可以在韦伯望远镜拍摄的图像中，看到全新的细节——星系合并时产生的恒星托儿所。

船底座星云Carina Nebula

下面这张图看起来像不像一座映照在月光下的崎岖的山脉？

这实际上是船底座星云附近一个年轻的恒星形成区——NGC 3324的边缘。

这张照片由韦伯太空望远镜上的近红外相机 (NIRCam) 在红外光下捕捉，揭示了以前被遮挡的恒星诞生区域。

该区域被称为「宇宙悬崖」，实际上是NGC 3324内一个巨大气腔的边缘，距离我们大约7,600光年。

这个海绵状区域由星云中强烈的紫外线辐射和恒星风从位于气泡中心的极大质量、炽热的年轻恒星雕刻而成的（图片上方）。

来自这些恒星的高能辐射正在塑造星云的四周，并将其慢慢侵蚀掉。

其实，想要捕捉到这个非常早期的恒星形成时期并不容易。

因为对于一颗恒星来说，它只持续了大约50,000到100,000 年。

只能说，这次韦伯望远镜的运气非常好，靠着极高的敏感性和空间分辨率有幸记录下了这一罕见的情景。

图片中看似从「山脉」中升起的微弱「蒸汽」实际上是由于强烈的紫外线辐射而从星云流出的热电离气体和热尘埃。

科普时间！

问：黄金主镜被撞了怎么办？

显然，对于像韦伯太空望远镜这样的航天器，被宇宙尘埃的碎片击中，是完全不可避免的。

通常来说，当韦伯经过已知的流星雨附近时，望远镜会把它的镜子转开，以减少受到损伤的机会。

但五月底的时候，韦伯的一面镜子还是被一颗突如其来的微流星体击中。

虽然之前已经有四个较小的微流星体击中了望远镜，但这次的撞击格外严重。

于是，工程师们不得不重新调整受损镜子的位置，从而抵消部分失真。

不过，这类撞击也是有科学价值的。

逐渐累积的损伤可以帮助科学家们更好地了解太空望远镜轨道所在的尘埃分布情况。

此外，NASA的科学家们也表示，目前问题不大，性能依然远超要求。

参考资料：

https://webbtelescope.org/news/news-releases?Collection=First%20Images