本文基於肯尼斯·張(音)、丹尼斯·奧弗拜、約書亞·索科爾和卡爾·齊默早些時候的報導。
美國宇航局週二發布了詹姆斯·韋伯太空望遠鏡早期拍攝的五張圖像。這些照片凸顯瞭望遠鏡探索深空祕密的巨大潛力。以下是我們目前了解到的信息。
這台太空望遠鏡的效果極佳
南環星雲的中紅外圖(左)和近紅外圖(右)。
南環星雲的中紅外圖(左)和近紅外圖(右)。 NASA, ESA, CSA, and STScI
NASA從哈勃太空望遠鏡獲得模糊圖像的經驗表明,先進的科學儀器有時無法取得預期效果。宇航員多次前往哈勃望遠鏡進行修復,但韋伯望遠鏡位於人類從未到達過的遙遠位置,無法進行這樣的修復。
該望遠鏡在期待和焦慮中發射升空後,科學家對望遠鏡、鏡面和遮陽裝置進行了部署,接下來,他們必須確保其科學工具套件正常運行。
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望遠鏡的運行項目科學家簡·裡格比在週二的新聞發布會上表示,它們運行良好,令人嘆為觀止。
她描述望遠鏡發送回基地的第一張清晰的測試圖像時說:「我的反應非常激動,『謝天謝地,它運轉正常』。而且效果比我們想像得要好。」
或者正如數百名科學家週二在網路上發表但尚未經過同行評審的論文中所說的那樣,「我們將通過從近地小行星到最遙遠星系的觀測來改變我們對宇宙的認識,該望遠鏡和儀器套組已經展示出做到這一點所需要的靈敏度、穩定性、圖像質量和光譜範圍。」
科學研究已經在進行中。大約13個項目被選為開啟韋伯時代的項目,命名為「早期發布科學計劃」。它們涵蓋了一系列類別,包括我們的太陽系、星系和星系間空間、大質量黑洞和它們所在星系以及恆星的演化。
「科學成果將從現在開始紛至沓來,」裡格比說。
我們將比以往更深入地了解宇宙的過去。
韋伯望遠鏡的第一張深場圖捕捉到了SMACS 0723這個星團。
韋伯望遠鏡的第一張深場圖捕捉到了SMACS 0723這個星團。 NASA, ESA, CSA, and STScI
週一,拜登總統展示了由韋伯望遠鏡拍攝的圖像,NASA官員和天文學家稱讚該圖像是迄今為止拍攝的宇宙最深的圖像之一,隨著更多來自NASA計算機的數據出現,這一頭銜可能將很快成為過去。
圖像中的遙遠星團被命名為SMACS 0723,揭示了更為遙遠的星系的存在。來自這些星系的光是超過130億年前發出的,通過該星團的引力場放大而可見。
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天文學家推測,最遙遠、最早的恆星可能與我們今天看到的恆星不同。第一批恆星由宇宙大爆炸遺留下來的純氫和氦組成,它們的質量可能比太陽大得多——然後迅速而猛烈地坍縮成現在存在於大多數星系中心的超大質量黑洞。
我們將撥開遙遠行星的大氣層。
空間望遠鏡科學研究所的天文學家內斯特·埃斯皮諾薩。
空間望遠鏡科學研究所的天文學家內斯特·埃斯皮諾薩。 Michael A. McCoy for The New York Times
週二,螢幕上最驚人的圖像並非WASP-96b這顆木星大小的系外行星的光譜——它顯示的不是令人費解的宇宙懸崖,而是這顆行星從1120光年外的恆星前經過時圖表記錄的斜坡。但是,當在巴爾的摩太空科學望遠鏡研究所裡操作韋伯望遠鏡的天文學家看到它時,他們倒吸了一口氣,鼓掌歡呼。
「能和你們分享這一切,我興奮極了,」在現場的天文學家內斯特·埃斯皮諾薩說。
此前,這顆行星已經通過地面和哈勃望遠鏡被研究過。但韋伯望遠鏡發現了水蒸氣、煙霧和一些以前從未見過的雲的證據。這是科學家們沒想到的。
儘管WASP-96b極不可能有任何生命存在,但使用同樣的技術可以揭示圍繞其他恆星運行的較小的岩石世界是否適合居住
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「我認為我們將會找到我們認為有趣的行星——你知道,有生命存在的可能性,」亞利桑那大學的天文學家梅根·曼斯菲爾德說。「但我們不見得馬上就能識別到生命。」
這些系外行星的體積相對較小,在以前,這使得它們極其難以研究。韋伯望遠鏡將讓天文學家可以更仔細地觀察這些行星。
曼斯菲爾德說,這台太空望遠鏡「是第一個在設計中考慮到系外行星大氣研究的大型太空觀測站」。
他們已經有了一些目標,比如Trappist-1,這顆恆星的宜居帶擁有多顆行星。該望遠鏡負責系外行星科學的副項目科學家尼克爾·科隆說:「我們只能等待,讓時間來揭示這個故事。」
我們會發現意想不到的東西。
船底座星雲。
船底座星雲。 NASA, ESA, CSA, and STScI
韋伯的發布給我們帶來了令人驚嘆的圖像,包括南環星雲,這是由一顆垂死的恆星噴出的氣體和塵埃組成的球體;還有史蒂芬五重星系,一個數百萬光年外的星系群
但最引人注目的圖像是船底座星雲,這是一個巨大的漩渦狀塵埃雲,它是恆星的搖籃,也擁有銀河系中一些最明亮的爆炸恆星。用紅外線觀察,這個星雲就像一座被侵蝕的海岸懸崖,若隱若現,上面點綴著數百顆天文學家從未見過的恆星。
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「我花了一段時間才弄明白這張照片裡驚人的東西是什麼,」副項目科學家安布爾·斯特勞恩指著一個陡峭的構造說。
這張照片還包含了一些科學家無法解釋的構造,比如一個奇怪的彎曲特徵。
週二,太空望遠鏡科學研究所的天文學家阿馬亞·莫羅-馬丁將這張照片展示給同事們,「總會有意想不到的事情發生,」他說。「我們不知道這是什麼。」
人們期待韋伯號能有更多這樣的發現——以前從未見過的、需要解釋的東西。
望遠鏡仍然很脆弱。
一顆微流星體損壞了韋伯望遠鏡的一面鏡片。
一顆微流星體損壞了韋伯望遠鏡的一面鏡片。 NASA
對於像詹姆斯·韋伯太空望遠鏡這樣的航天器來說,被宇宙塵埃碎片撞擊鏡面是不可避免的。儘管如此,NASA的官員們還是意外地發現,望遠鏡的一塊鏡片在5月底的一次微流星體撞擊中受損,而且撞擊的規模比預期的要大,這個發現令人失望。
NASA官員表示幾乎注意不到變形,韋伯的表現仍然超出所有要求。工程師們還調整了受損鏡面的位置,以消除部分變形。
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在收到這一事件的報告之前,四顆較小的微流星體已經擊中瞭望遠鏡。
「我們最擔心的只是微隕石環境,」NASA負責科學任務的副局長托馬斯·祖布臣說。
祖布臣表示,NASA正在評估飛行方案,讓宇宙塵埃盡可能擊中鏡片的背面而不是正面。