原文作者：Alexandra Witze

接近時(shí)間黎明的星系，洞察有史以來最深遠(yuǎn)的夜空。

等待終于結(jié)束。美國宇航局的韋布空間望遠(yuǎn)鏡的第一張科學(xué)圖片已經(jīng)發(fā)布，天文學(xué)家們?yōu)橹垦Ｉ耨Y。美國總統(tǒng)喬 · 拜登（Joe Biden）7 月 11 在白宮舉行的新聞發(fā)布會(huì)上發(fā)布了這張歷史性的圖片，這是遙遠(yuǎn)宇宙中迄今最深遠(yuǎn)的天文圖像。美國國家航空航天局（NASA）于 7 月 12 日公布了更多圖像（見 " 韋布望遠(yuǎn)鏡拍攝的首批照片 "）。

韋布望遠(yuǎn)鏡發(fā)布的第一張圖片，展示了 46 億年前出現(xiàn)的 SMACS 0723 星系團(tuán)。來源：NASA、ESA、CSA 和 STSCI

這首張圖片在揭曉之前得到嚴(yán)格保密，它展現(xiàn)出了這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡變革性的能力。圖中顯示了飛魚座數(shù)千個(gè)遙遠(yuǎn)的星系，比以往見過的任何星系都要微小，所拍攝的天空區(qū)域相當(dāng)于一臂之遙的一粒沙那么大。

它顯示出了 " 宇宙歷史上有記錄的最古老光線，來自 130 多億——我重復(fù)一遍—— 130 億年前，" 拜登發(fā)布圖像時(shí)說，" 這實(shí)在是深不可測(cè)。"

" 我深感驚奇，" 加利福尼亞大學(xué)爾灣分校天文學(xué)家 Vivian U 說，" 我就在圖上劃啊劃，弄清里面每一個(gè)點(diǎn)以及它們?yōu)槭裁丛谀抢铩?

科學(xué)家們期待著韋布這個(gè)有史以來發(fā)射到太空的最大望遠(yuǎn)鏡，能夠革新宇宙研究。人們已經(jīng)挑選出了即將發(fā)布的第一批圖像，包括深空拍攝，它們涵蓋了這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡的所有主要科學(xué)目標(biāo)：早期宇宙、星系和恒星演化，以及太陽系以外的行星。

韋布望遠(yuǎn)鏡拍攝的首批照片

韋布望遠(yuǎn)鏡拍攝到了斯蒂芬五重星系（Stephan's Quintet）——一個(gè)各成員星系相互碰撞的星系群，這些錯(cuò)綜復(fù)雜的宇宙碰撞觸發(fā)了恒星的誕生。韋布望遠(yuǎn)鏡能感知紅外光，因此它能穿透星系周圍的塵埃，揭示星系中心超大質(zhì)量黑洞附近氣體的速度和組成。（NASA, ESA, CSA, and STScI）

上圖顯示了船底星云（Carina Nebula）中名為 NGC 3324 的年輕恒星形成區(qū)的邊緣，可能會(huì)讓人想起哈勃太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的一張圖像。韋布望遠(yuǎn)鏡的照片首次揭示了之前不可見的恒星誕生區(qū)。（NASA, ESA, CSA, and STScI）

南環(huán)星云是一個(gè)由氣體和塵埃組成的發(fā)光殼，這些氣體和塵埃由一顆接近生命末期的恒星噴出。這兩張照片是韋布望遠(yuǎn)鏡在略微不同的紅外波段上分別拍攝的，展示了中央恒星周圍氣體波紋的超清細(xì)節(jié)。（NASA, ESA, CSA, and STScI）

近日發(fā)布的第一張圖像捕捉到了巨大熱氣態(tài)系外行星 WASP-96b 的蒸汽狀大氣的光譜。該光譜顯示了水的獨(dú)有特征以及云霧存在的證據(jù)。（NASA, ESA, CSA, and STScI）

變革的望遠(yuǎn)鏡

與哈勃太空望遠(yuǎn)鏡（最大和最著名的太空望遠(yuǎn)鏡之一）不同的是，韋布主要探測(cè)紅外波長(zhǎng)。通過研究紅外光，它可以穿透遮蔽新生恒星的塵埃云，能夠以前所未有的 " 遠(yuǎn)見 " 窺看宇宙。韋布 " 不是二號(hào)哈勃——它真的是一個(gè)非常不同的望遠(yuǎn)鏡 "，退休天文學(xué)家、圖像處理者 Zolt Levay 說，他為哈勃影像工作了幾十年。" 我們正注視著的是不可見光。"

極為遙遠(yuǎn)的星系只能在紅外波段看到，因?yàn)橛钪娴呐蛎洶阉鼈兊墓鈴碾姶挪ㄗV可見部分移到了紅外。韋布的第一張深空?qǐng)D像表明，這種效應(yīng)在一個(gè)名為 SMACS 0723 的星系團(tuán)周圍十分明顯，該星系團(tuán)距離地球約 40 億光年。星系團(tuán)的引力彎曲并放大了它背后天體的光，使天文學(xué)家能夠一窺極其遙遠(yuǎn)之物。

" 那些扭曲了的星系吸引了我的注意，" 加拿大麥吉爾大學(xué)的天文學(xué)家 Lisa Dang 說。" 它們看上去和其他我們所知的星系都不一樣。"

韋布首張圖像顯示的星系或許可以追溯到 130 億年前，幾乎接近 138 億年前宇宙創(chuàng)生的大爆炸。這讓人想起哈勃拍攝的一些標(biāo)志性深空?qǐng)D像。其中第一張是在 1995 年圣誕節(jié)期間花了十天拍攝的，它顯示出在一片看似空曠的天空中，點(diǎn)綴著數(shù)千個(gè)前所未見的星系。韋布完成第一張圖像只用了 12.5 個(gè)小時(shí)，相比之下，哈勃觀測(cè)其他深空花了好幾個(gè)星期。

韋布還有光譜學(xué)專長(zhǎng)，這是關(guān)于不同波長(zhǎng)的光如何與物質(zhì)互相作用的研究。韋布以后會(huì)產(chǎn)出天體的紅外光譜，它們能揭示這些物體的化學(xué)組成——達(dá)到影像無法實(shí)現(xiàn)的水平。斯坦福大學(xué)的歷史學(xué)家 Elizabeth Kessler 說 " 這里頭會(huì)產(chǎn)生一些真正激動(dòng)人心的科學(xué)成果 "，她曾研究過哈勃圖像的審美沖擊。

在多年延誤和超支數(shù)十億美元之后，韋布的首批圖像算是有點(diǎn)揚(yáng)眉吐氣了。這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡的最初設(shè)想提出于 1989 年，最終花費(fèi)了 NASA 近 100 億美元。它是有史以來最復(fù)雜的太空望遠(yuǎn)鏡。在發(fā)射時(shí)，6.5 米寬的主鏡必須折疊起來，然后像蝴蝶展翅一樣經(jīng)過一系列令人焦慮的操作才能打開（參見：展翅、撐傘、降溫：韋布望遠(yuǎn)鏡的部署有多復(fù)雜？）。工程師們不得不多次測(cè)試其網(wǎng)球場(chǎng)大小的遮陽板（由薄如蟬翼的鋁涂層聚合物薄膜制成）確保其能夠正常展開，在外層空間的深寒之中保護(hù)望遠(yuǎn)鏡的儀器。

為了讓望遠(yuǎn)鏡成為現(xiàn)實(shí)，NASA 的合作伙伴——?dú)W洲和加拿大的航天機(jī)構(gòu)，總共又貢獻(xiàn)了約 10 億美元。韋布最終于 2021 年 12 月發(fā)射，并花了 6 個(gè)月時(shí)間準(zhǔn)備科學(xué)儀器；預(yù)計(jì)它將至少運(yùn)行 20 年。

舉世矚目

韋布是以 James E. Webb 的名字命名的，他在 20 世紀(jì) 60 年代阿波羅探月的熱潮之中管理美國國家航空航天局。一些天文學(xué)家呼吁為該望遠(yuǎn)鏡重新命名，因?yàn)?James Webb 在 20 世紀(jì) 40 年代末和 50 年代初在美國國務(wù)院擔(dān)任過重要的領(lǐng)導(dǎo)職務(wù)，在美國政府識(shí)別和解雇男女同性戀雇員時(shí)這個(gè)部門處在前沿。NASA 說沒有表明望遠(yuǎn)鏡需要更名的證據(jù)。其代理首席歷史學(xué)家和另一位歷史學(xué)家還在繼續(xù)研究這個(gè)問題，預(yù)計(jì)很快會(huì)報(bào)告他們的發(fā)現(xiàn)。

來自韋布的第一批圖像只是它未來科研成果的冰山一角。這些圖像拍攝的是過去幾周里 120 個(gè)小時(shí)的觀測(cè)。即將進(jìn)行的研究包括對(duì)木星和土星、被稱為紅矮星的小而昏暗的恒星、正在相互碰撞的遙遠(yuǎn)星系，以及其他恒星周圍的熱巖質(zhì)行星的探索。Vivian U 在韋布上有觀測(cè)時(shí)間，她已經(jīng)在期待著周四（7 月 14 日）從望遠(yuǎn)鏡上得到第一個(gè)數(shù)據(jù)。韋布團(tuán)隊(duì)會(huì)把并合星系的觀測(cè)結(jié)果上傳到一個(gè)網(wǎng)站，供她和同事訪問。

Levay 還記得他曾參與到哈勃一些最具標(biāo)志性的圖像的發(fā)布工作，例如在宇航員訪問地球軌道望遠(yuǎn)鏡、升級(jí)儀器之后拍攝的照片。他說：" 你知道全世界都看著，可得做好了。"

韋布似乎正是如此。" 我覺得它的工作超出了任何人的預(yù)期。這可太棒了。" Levay 說。

原文以 Landmark Webb telescope releases first science image — astronomers are in awe 為標(biāo)題發(fā)表在 2022 年 7 月 11 日《自然》的新聞版塊上