【创作培育计划】NASA公开首张韦布望远镜全彩照片，46亿光年前的宇宙究竟有多美-

作者：范舟

7月11日，韦布望远镜发布了第一张全彩照片。这张照片由美国宇航局NASA公开，是世界上最先进的望远镜詹姆斯·韦布太空望远镜(JWST)拍摄的第一张照片。迄今为止最深处、最清晰的遥远宇宙的红外图像。这张被称为“韦布第一个深空”的星系团SMACS 0723的图像充满了细节。

詹姆斯·韦布太空望远镜耗资近百亿美元，是美国宇航局哈勃望远镜的继任者，是一台口径6.5米的红外空间望远镜望远镜，由18个宽约1.3m六边形铍镜组成，工作在位于距地球150万公里的第二拉格朗日点（L2），观测波长0.6～28.5μm，韦布望远镜的口径也比哈勃空间望远镜大3倍，聚光面积约10倍。这将使它能看到更深处的太空，并能更详细地分辨图像。韦布太空望远镜于 2021 年12月25日，也就是圣诞节，发射升空，其任务是研究最古老的恒星，并“前所未有地”深入观察宇宙的过去。

韦布和哈勃空间望远镜针对同一天区拍摄的照片之对比

这张照片是美国宇航局计划于本周发布的首批全彩照片之一，以庆祝詹姆斯·韦布太空望远镜(简称JWST)的科学运行。美国总统乔·拜登和美国宇航局局长比尔·纳尔逊在白宫举行的临时简报会上公布了第一张照片。这张照片在天空中的张角，相当于伸长手臂，看指尖上的一粒沙子的大小。但是我们中国即将发射的中国空间站望远镜CSST的观测视场（就是一次看到的天空范围）可达到其300倍。

这张图实际上是JWST由多个波段的观测图像合成得到的图像，总共12.5小时内曝光得到的。而相比之下哈勃空间望远镜拍摄的同样的图像需要观测数个星期，而且还达不到这样的观测深度。

韦布太空望远镜有望彻底改变我们已知的天体物理学，它是有史以来人类发射到太空中最大的望远镜，通过收集大爆炸后形成的恒星和星系的光，让我们深入了解宇宙的过去（我们看的越远，相当于看到的宇宙越早期的样子）。韦布释放的首张彩色图像是望远镜能力的一个完美例子。它展示了宇宙深处一个距离我们46亿光年远，被称为SMACS 0723的大质量星系团，因为它巨大的引力场弯曲了它周围的空间和时间，让我们看到了宇宙更深处的景象。

这种效果相当于一个透镜，因为星系团巨大的引力场造成的时空弯曲造成的光线弯曲，所以叫引力透镜效应。引力透镜效应是爱因斯坦的广义相对论所预言的一种现象。早在1911年爱因斯坦就提出远处恒星的光线掠过太阳表面时会发生微小的偏转，但直到1919年5月25日英国天文学家爱丁顿率领的观测队在非洲通过日全食观测才验证了这一结果。

SMACS 0723在图像的前景显示了一片巨大的星系团的区域——实际上，这个星系团非常巨大，以至于它们周围的空间和时间都发生了弯曲。这就是引力透镜的现象，扭曲的时空类似于放大镜，放大了星系团后面更远星系，从而更便于我们观察。仅在这张照片中就有数千个星系，其中一些星系（图上看到的那些很微小的，扭曲的星系）发出的光经过130多亿年的宇宙之旅才被韦布望远镜观测到。

此前，哈勃太空望远镜曾拍摄过SMACS 0723的图像，但凭借韦布太空望远镜的能力和精度，现在可以看到该区域令人难以置信的细节。虽然这张照片的颜色令人眼花缭乱，但由于原始图像是在红外波段的光拍摄的，人的肉眼是看不到的，因此这个色彩是通过人工来合成来呈现的。与它的前辈哈勃不同，韦布望远镜观测的是光谱中的红外部分——一种肉眼看不见、但与热有关的光。这就是为什么JWST的镜面的镀膜是用的一层金子，而不是像普通的光学望远镜用铝等材料进行镀膜:就是为了更好地捕捉到红外光。红外光对观测遥远的宇宙尤其重要，因为来自宇宙最早的恒星和星系的光在穿越深空时会产生红移，这主要是因为宇宙在不断的膨胀，也就是哈勃膨胀。当可见光到达我们的时候，可见光已经延展到了光谱的红外部分。

实际上这张照片只是一个预告片。7月12号，JWST由NASA在新闻发布会上发布一些其他的同样精彩的照片。这些图像应该包括如下的内容：

1.NASA的韦伯望远镜揭示了宇宙悬崖，恒星诞生的闪闪发光的景观

这幅由“山脉”和“山谷”组成的景观，点缀着闪闪发光的恒星，实际上是船底星云中一个名为NGC 3324的年轻恒星形成区域的边缘。NASA的韦布太空望远镜用红外线捕捉到这幅图像，首次揭示了之前不可见的恒星诞生区域。

2.星系群“斯蒂芬五重奏”的新图像以罕见的细节展示了相互作用的星系是如何相互触发恒星形成的，以及星系中的气体是如何受到干扰的。这张照片还以前所未有的详细程度展示了斯蒂芬五重奏中由黑洞驱动的外流。

3.揭示了此前天文学家所未知的南环行星状星云的细节。行星状星云是濒死恒星喷出的气体和尘埃的外壳。

4.捕捉到了迄今为止，在太阳系外的一颗行星的通过大气层最详细的光谱观测数据。观测到明显的水特征，以及之前的研究没有发现的雾霾和云的证据。

韦布望远镜在未来还能带来哪些精彩的太空照片？让我们拭目以待。

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