外行看热闹内行看门道，如何理解韦布望远镜的最新照片

文章来源：物理研究更新

原文作者：Silas Laycock

詹姆斯·韦布太空望远镜团队发布了新望远镜拍摄的首批科学质量图像。其中包含了人类肉眼所见的最古老的星系、1000光年外的行星上存在水的证据、恒星诞生和死亡的细节。

01远古星系和早期宇宙

韦布望远镜发布的第一张图像是一个被天文学家称为SMACS 0723的星系团。图片中数千个独立星系的细节令人惊，它就像高清晰度的宇宙。

图片中间的白色大星系属于星系团，它们的年龄与太阳相似。环绕和散布在白色大星系周围的是一些更遥远的星系，但它们延伸成壮观的弧线，仿佛通过放大镜看到的。这就是引力透镜效应，背景星系离地球远得多，但看起来更大，因为它们的光被更近的星系团的引力所弯曲。

在背景中，我们还可以看到微弱的红色星系像红宝石一样散落在天空中，那些星系更远。通过精确测量它们光的属性，天文学家可以知道它们是在130亿年前形成的，甚至确定了这些早期星系中不同元素的丰度。一旦韦布望远镜进行更长的观测，从暗淡的恒星或星系收集到更多的光，天文学家将能够看到大爆炸后形成的第一批恒星和星系。

02系外星系的光谱

韦布团队发布的第二张图像是光谱。

韦布望远镜用它的镜子对准了系外行星WASP 96-B，这是一颗巨大的热气体行星，它围绕着距离地球1000光年外的一颗恒星运行。在一次凌日过程中，这颗恒星的一部分光线穿过了这颗行星的大气层，在光的独特光谱中留下了“化学指纹”。这枚指纹的细节强烈表明WASP 96-B的大气中有水蒸气、云和雾霾。这种观测方法被称为凌日光谱学，技术上的挑战是巨大的，而最初的结果仅仅触及了光谱科学内容的表面。

当韦布望远镜继续观察可能存在生命的系外行星时，天文学家希望能探测到氧、氮、氨和以甲烷及其他碳氢化合物形式存在的碳的指纹。最终的目标是找到生命的生物特征，即指向大气被活生物体改变的化学物质。

03星系和恒星的细节

最后三张图片展示了韦布望远镜探索恒星诞生和消亡时的光学分辨率。

▲船底座星云

韦布望远镜在中红外范围内捕捉光线的能力使其相机能够穿透密集的尘埃和气体云。这种能力帮助韦布捕捉到船底座星云的壮观细节，这是恒星诞生的地方。

▲南环星云

韦布望远镜也非常适合研究恒星生命的终结。当恒星变老时，它们会喷出外层并形成星云，就像韦布望远镜拍摄的令人惊叹的南环星云一样。这张照片揭示了这颗正在消亡的中心恒星所排出的连续物质波的前所未有的细节。

▲Stephan的五重奏

韦布望远镜的最后一张照片显示了Stephan的五重奏，这是一组距离地球3亿光年的5个星系群，在宇宙之舞中相互作用。由于韦布上的配套设备，望远镜可以同时捕捉到这些星系中单个恒星的细节，看到这些星系中为恒星形成提供燃料的冷尘埃和气体。最引入注目的是，还看到围绕其中一个星系中心的超大质量黑洞旋转的物质。韦布还捕获了五重奏中数百个单独的恒星形成区域的光谱数据，这些数据将需要几个月的时间来分析和研究。

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编辑：木心