太空僧，和尚洗头用飘柔 阅读原文 等了好久，终于发布了。 美国天文界的反应就是：为什么是拜登？ 好吧，我们不去说他了，我们说说这张图片吧。 第一张图像显示了很多婴儿期的星系从原始混沌中合并、成长、死亡 这不过是一个光辉的开场 在平淡无奇的一天，2022 年 7 月 12 日（美国时间 11 日），地球上的智人看到了这张迄今为止最深的宇宙星系的红外图像[1]，它通过不同波长图像的叠加，展示了 130 多亿年前的宇宙景象和来自可观测宇宙边缘的很多以前我们未曾见过的星系。 照片上这片广阔深邃的宇宙空间，从地球上看，大约只有手指尖上的一粒沙那么大。 韦伯第一批公开的五组图像包括船底座星云，1150 光年外的巨行星 WASP-96 b，南环状星云 NGC3132，斯蒂芬五重星系，以及这张 SMACS J0723.3-7327（或者编号为 PLCKESZ G284.99-23.70）。 有人想问，为什么老拜登从五张照片中唯独选了这张 SMACS 0723，这张照片有什么特别么？ 对比：右边是韦伯太空望远镜发布的第一张图像，左边是同一空间区域之前拍摄到的最清晰的图像 来张动图： 图片来源：NASA、ESA、CSA 等 即使与哈勃对相同区域的合成图像相比，韦伯望远镜既能看到以前从未曝光过的物体，也能看到之前发现的完全模糊的物体的细节。 左为哈勃，右为韦伯，更多的细节被展示出来 在哈勃图像中看不到的那些微弱“斑点”，是以前无法看到的太暗的或者波长太长的星系。韦伯更好的分辨率、更强的聚光能力和更出色的波长覆盖范围，使得一些以前微弱到看不清的或者重叠的模糊天体，现在已经能看清楚其具有的像旋臂这样的明显结构细节[2]。 左边是哈勃拍摄的很棒的照片，右边是韦伯拍的更棒的照片 引力透镜 这张仅用时 12.5 小时拍摄完成的 46 亿光年外的 SMACS 0723 星系团（内部有的星系的光已经传播了 130 多亿光年）图像充满了细节。 它位于南天的飞鱼座（Volans），红移 z=0.39 。在照片的视野中几乎没有来自银河系内的明亮恒星干扰，从 NIRCam 的照片上能看到它周围数千个星系以及很多的弧线。我们现在知道，这些弧线，被称为“爱因斯坦环”（虽然很少是一个完整的环），是极大质量的前景星系团放大和扭曲了它们背后星体的光造成的。 它就像一个天然的宇宙放大镜，可以对本来极其遥远的、看上去亮度很微弱的星系群进行深视场观察，它虽然把这些星系发出的光扭曲、甚至分成多路光线，但最重要的是，可以放大这些光线。 我们称之为“引力透镜”。 巨大的 SMACS 0723 星系团包含数千个类似银河系（或更大质量）的星系，极大质量的集中存在足以大幅弯曲和扭曲时空结构，是一个很好的“引力透镜”。 放大的细节图。就像相机镜头弯曲光线以成像一样，引力透镜也是类似的，拍下了镶满耀斑的黑丝绒 但请记住，这都不是这张照片最关键的，最关键的是它的曝光时间！哈勃需要数周的曝光时间，而问韦伯仅用时 12.5 小时！韦伯用更短的时间就可以与哈勃付出巨大努力完成的工作相媲美！ 创造历史 2021 年 12 月 25 日发射的韦伯空间望远镜，其主要任务是调查作为大爆炸理论的残余红外线证据 （宇宙微波背景辐射），即观测今天可见宇宙的初期状态。为达成此目的，它配备了高敏度红外线传感器、光谱器等。 为便于观测，机体要能承受极限低温，也要避开太阳和地球的光等等。观测波段主要集中于波长为 0.6-28.3 微米的橙色光到红外线频段。地球大气层、磁场、人类活动等因素，却使得地球成了一个典型的“信息茧房”。在广阔的电磁波频段中，只有极小一部分能顺利抵达地球表面并被望远镜观测到，其他的则几乎都被屏蔽在外。对于望远镜来说，可见光到红外线频段是观测的重点，尤其是追踪宇宙大爆炸后残留的红外线，它们已经在宇宙中传播了 130 多亿年，蕴藏着宇宙最初的奥秘。 与哈勃不同的是，韦伯太空望远镜主要在红外光谱部分观测宇宙，而哈勃主要在可见光和紫外线波长中看宇宙（尽管它也能做一些红外观测）。因为红移效应[3]，最深最远的宇宙只能以更靠近红外的波段被观测到。可以说韦伯在深空观测上略胜一筹。 SMACS 0723 星系团在哈勃眼中的几种不同视图（不同波长滤光片），可见星系盘的特征在短波长处最清晰，波长越长越模糊 但光学望远镜的精度是有限的。而借助引力透镜，相当于在已经很深远的图像上，再次放大，看到更多的细节，这使得其能够更深入地观察和解析深空细节。或者说，这种强引力透镜为研究星系团核心的质量分布和研究高红移星系提供了独特的机会。 韦伯拍到的 SMACS 0723 区域是一个尚未被广泛研究的地带，有着大量的遥远星系。这个星系团的质量很大，大到足可做为以它为中心的一个极佳的引力透镜，放大它后面更遥远的、本来很暗淡星系，向我们展示以前从未见过的微小结构，通过检查它们的光谱，研究人员可以更多地了解它们的年龄、质量、形成历史、包含什么化学元素等等。 来自最古老星系的光告诉我们，它在那里诞生，又从那里死去。 在上面这个放大的细节图上，能看到很多的小亮点，即使是那些最微弱的斑点也不是噪点，而是一个个恒星、星系或星系团。尤其是图中显示为肉红色的那些，更是相当的遥远，几乎都要看到宇宙最初的模样了。它们正是韦伯要研究的对象。 这张锐利的照片，揭示了人类所能及的最遥远星系中的微弱结构，提供了迄今为止最详细的早期宇宙视图。它讲述宇宙形成时的故事，我们所有人都是这个故事的一部分。 接下来呢？ 这张照片只是个开胃菜。它预示着世界上最强大的太空天文台的测试工作已结束，科学工作已经开始。这张图不会是最深的深场视图，未来的图像将捕捉到更远时间的图像，可以追溯到大约 135 亿年前的早期宇宙（几乎快到宇宙最开始的时候了），它将为人类提供一个从未窥见过的景象，从第一代恒星和星系中捕捉到的光，描绘出它们从气体和尘埃云中诞生到超新星死亡的更多演化细节，我们将看到最早的星系是如何相互作用和成长的。 韦伯前期用 NIRSpec 拍摄的银心附近区域多个目标的光谱测试图像。每个水平条纹都是一个星体的光谱，NIRSpec 的两个探测器及其微快门阵列可以同时曝光 200 多个天体的光谱，以更好地了解在该区域的气体的成分和特性 韦伯是一台时光机 韦伯望远镜比哈勃更大更精密，能让我们看到可观测宇宙更早期的图像（大爆炸之后仅几亿年），让我们发现更多的适宜生存的系外行星，将会极大提升人类红外天文学的相关研究，将增强我们对宇宙起源、太阳系甚至包括生命本身的了解。 1990 年哈勃太空望远镜发射时，我们对“暗能量”还一无所知。那韦伯望远镜又会发现什么呢？我们现在还不知道，说不定是新的惊喜。 在接下来的几年和几十年里，大量的宇宙认知将被打破，其中一部分会一次又一次地被打破。 韦伯将更深入的探索宇宙的时空，探索我们宇宙的神秘结构和起源，收集来自宇宙大爆炸后黎明的第一道光，将人类的认知极限再一次推进到更深处。新一代天文学正在正式拉开序幕。宇宙对人类来说，已经不一样了。 人类有很多的现实问题，疾病、饥饿、战争，但对外界的探索，已经注入了人类的 DNA 当中。蜗牛一辈子可能都不会离开地面，鱼虾一辈子都不会离开大海，但我们每个人一生中都应该至少离开母星一次，去看看浩瀚的星空，甚至将智人的 DNA 扩散到更广阔的宇宙中去，并寻找可能的宇宙同伴。而韦伯望远镜，就是我们在还没有能力出航时，给人类提供的一本宇宙历史书，一个了解我们宇宙历史的新窗口，让我们能一窥宇宙奥秘的一斑。 韦伯望远镜在这个嘈杂的时代深入宁静的星空，在一片混乱中寻找到着美丽的光。也许我们能有更多的信息告诉我们的子孙、告诉这些下一代探险家，大自然就像他们儿时曾经相信的那样神奇、壮美。 如果按拿人的一生来比喻，人类的太空进程目前正处在青春期。人类的好奇心的触角现在再一次通过韦伯望远镜伸向了宇宙的更深处。我们要暂时抛开国家的纷争，从全人类的视角来看待这个问题。 这，是整个智人天文史的一大步。 阅读原文
