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2023-01-31
131億年前的光！韋伯望遠鏡發(fā)回史詩級大片，再現(xiàn)宇宙嬰兒期畫面
更新時間：2022-07-13 16:00:47作者：佚名
新智元報道，資料圖
編輯 好困 拉燕
【新智元導讀】NASA公布韋伯望遠鏡拍攝的更多照片。讓我們一起凝望深邃的宇宙吧~
昨天，美國航天局放出的由韋伯望遠鏡拍攝的宇宙照片刷爆了網(wǎng)絡(luò)。
而就在晚上，NASA再一次發(fā)布了更多照片。
毋庸置疑的是，韋伯望遠鏡能夠捕捉到的星系比它的前輩哈勃要多得多。
先讓我們欣賞幾張圖片，看看高清望遠鏡下瑰麗的宇宙圖景。
資料畫面
宇宙在138億年前的黑暗中誕生，即使在幾億年后第一批恒星和星系閃亮登場之后，這些恒星和星系也依然保持著黑暗。
這是因為曾經(jīng)燦爛的光芒被時間和膨脹的宇宙拉長了，連同其他關(guān)于我們起源的線索一起，無法被肉眼和普通的光學儀器發(fā)現(xiàn)。
正是因為普通的光學儀器派不上用場，韋伯就采用了各種類型的紅外儀器。包括近紅外、中紅外等等。
順便一提，這批彩色圖像是由多個波段的照片所合成的（也就是「偽色圖」），其中由藍到紅僅代表了波長的由短漸長）。
韋伯第一深場SMACS 0723
我們先來回顧一下昨天各種刷屏的那張圖。
它被親切地稱為「韋伯第一深場」，是迄今為止最深、最清晰的遙遠宇宙的紅外圖像。
除了充斥著成千上萬星系的SMACS 0723星系團以外，還包括有史以來觀測到的最小、最微弱的天體。
甚至，來自最遠的星系的光在韋伯的鏡子捕捉到它之前已經(jīng)走了131億年。
資料畫面
我們能夠看到如此遙遠的星系，還要歸功于「引力透鏡」的存在。
簡單來講就是，一個星系團強大的引力場可以彎曲來自它后面更遙遠的星系的光線，就像放大鏡彎曲和扭曲圖像一樣。
資料畫面
當研究人員將單個星系的光線拉伸成光譜時，就可以測量每個星系的距離、溫度、氣體密度和化學成分。
例如，下面的光譜圖就揭示了這個星系的氣體特性，由此，科學家也就可以得到其中的恒星是如何形成的，以及它包含多少塵埃。
南天指環(huán)星云Southern Ring Nebula
NGC 3132中心的這顆明亮的恒星雖然在韋伯望遠鏡的近紅外光下很顯眼，但實際上它在塑造周圍的星云方面卻只發(fā)揮著輔助作用。
而雖說第二顆恒星基本看不到，卻是塑造整個星云的主力。大致位置是沿著明亮恒星的一個衍射峰在左下方的位置，數(shù)千年來，它至少噴射出了八層氣體和塵埃。
而明亮的中央恒星，通過產(chǎn)生湍流改變了這個行星狀星云高度復雜的環(huán)的形狀。
資料畫面
這對恒星被鎖定在一個緊密的軌道上，導致較暗的恒星在它們相互繞行時，向四面八方噴射物質(zhì)，從而形成了這些鋸齒狀的環(huán)。
數(shù)百條明亮的直線穿過氣體和塵埃的環(huán)。這些「聚光燈」從明亮的恒星發(fā)出，穿過星云中的孔洞，就像陽光穿過云層的縫隙一樣。
但并不是所有的星光都可以逃脫。中心區(qū)域的密度，以藍綠色為襯托。由它的透明或不透明程度反映出來。更深的藍綠色區(qū)域表明氣體和塵埃更密集——最密集的部分，光是無法掙脫的。
資料畫面
下圖中是近紅外光中紅外光下，對南環(huán)星云的對比圖。
在近紅外相機圖像中，白矮星出現(xiàn)在明亮的中央恒星的左下方，部分被衍射尖峰隱藏。同一顆恒星出現(xiàn)在中紅外儀器 (MIRI) 圖像中，但更亮、更大、更紅。
這顆白矮星被厚厚的塵埃層所掩蓋，這使它看起來更大。
兩張圖片中較亮的恒星還沒有脫落，并緊緊圍繞著這顆較暗的白矮星運行。
資料畫面
幾千年來，在它變成白矮星之前，這顆恒星周期性地噴出質(zhì)量——也就是可見的物質(zhì)外殼。
如今，白矮星正在加熱內(nèi)部區(qū)域的氣體——左側(cè)呈藍色，右側(cè)呈紅色。兩顆恒星都在照亮外部區(qū)域，分別以橙色和藍色顯示。
圖像之所以看起來差距較大，是因為近紅外和中紅外收集不同波長的光。
而近紅外更接近眼睛的可見波長。
斯蒂芬五重奏Stephan's Quintet
「斯蒂芬五重奏」是韋伯太空望遠鏡拍到的迄今為止最大的圖像，覆蓋了月球直徑的約五分之一。
雖然被稱為「五重奏」，但其中只有四個星系是真正緊密相連的（NGC 7317、NGC 7318A、NGC 7318B和NGC 7319）大約在2.9億光年之外。
第五個也就是最左邊的星系被稱為NGC 7320距離地球4000萬光年。
它包含超過1.5億像素，由近1,000個單獨的圖像文件構(gòu)成。韋伯的近紅外相機 (NIRCam) 和中紅外儀器 (MIRI) 捕捉到了五個星系的視覺分組。
資料畫面
憑借其強大的紅外視覺和極高的空間分辨率，韋伯展示了這個星系群中前所未有的細節(jié)。數(shù)以百萬計的年輕恒星閃閃發(fā)光的星團和新恒星誕生的星暴區(qū)域為這幅圖像增光添彩。
由于引力相互作用，氣體、塵埃和恒星的掃尾正在從幾個星系中拉出。
最引人注目的是，韋伯的MIRI儀器在其中一個星系NGC 7318B撞擊星團時捕捉到了巨大的沖擊波。這些圍繞中央星系對的區(qū)域以紅色和金色顯示。
這張合成的NIRCam-MIRI圖像使用三個MIRI過濾器中的兩個，來最好地顯示+區(qū)分星系內(nèi)的熱塵埃和結(jié)構(gòu)。
MIRI發(fā)現(xiàn)星系中的塵埃與相互作用星系之間的沖擊波之間存在明顯的顏色差異。
巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所的圖像處理專家選擇通過為MIRI數(shù)據(jù)提供不同的黃色和橙色來突出這種差異，這與分配給NIRCam波長恒星的藍色和白色形成對比。
像這樣的緊密星系團在早期宇宙中可能更為常見，因為它們過熱的下落物質(zhì)可能為被稱為類星體的高能黑洞提供燃料。
即使在今天，該組中最高的星系NGC 7319也擁有一個活躍的星系核，這是一個正在積極吸積物質(zhì)的超大質(zhì)量黑洞。
對比哈勃望遠鏡，我們可以在韋伯望遠鏡拍攝的圖像中，看到全新的細節(jié)——星系合并時產(chǎn)生的恒星托兒所。
船底座星云Carina Nebula
下面這張圖看起來像不像一座映照在月光下的崎嶇的山脈？
這實際上是船底座星云附近一個年輕的恒星形成區(qū)——NGC 3324的邊緣。
資料畫面
這張照片由韋伯太空望遠鏡上的近紅外相機 (NIRCam) 在紅外光下捕捉，揭示了以前被遮擋的恒星誕生區(qū)域。
該區(qū)域被稱為「宇宙懸崖」，實際上是NGC 3324內(nèi)一個巨大氣腔的邊緣，距離我們大約7,600光年。
這個海綿狀區(qū)域由星云中強烈的紫外線輻射和恒星風從位于氣泡中心的極大質(zhì)量、熾熱的年輕恒星雕刻而成的（圖片上方）。
來自這些恒星的高能輻射正在塑造星云的四周，并將其慢慢侵蝕掉。
其實，想要捕捉到這個非常早期的恒星形成時期并不容易。
因為對于一顆恒星來說，它只持續(xù)了大約50,000到100,000年。
只能說，這次韋伯望遠鏡的運氣非常好，靠著極高的敏感性和空間分辨率有幸記錄下了這一罕見的情景。
資料畫面
圖片中看似從「山脈」中升起的微弱「蒸汽」實際上是由于強烈的紫外線輻射而從星云流出的熱電離氣體和熱塵埃。
資料畫面
科普時間！
問：黃金主鏡被撞了怎么辦？
顯然，對于像韋伯太空望遠鏡這樣的航天器，被宇宙塵埃的碎片擊中，是完全不可避免的。
通常來說，當韋伯經(jīng)過已知的流星雨附近時，望遠鏡會把它的鏡子轉(zhuǎn)開，以減少受到損傷的機會。
但五月底的時候，韋伯的一面鏡子還是被一顆突如其來的微流星體擊中。
資料圖
雖然之前已經(jīng)有四個較小的微流星體擊中了望遠鏡，但這次的撞擊格外嚴重。
于是，工程師們不得不重新調(diào)整受損鏡子的位置，從而抵消部分失真。
不過，這類撞擊也是有科學價值的。
逐漸累積的損傷可以幫助科學家們更好地了解太空望遠鏡軌道所在的塵埃分布情況。
此外，NASA的科學家們也表示，目前問題不大，性能依然遠超要求。
參考資料：
https://webbtelescope.org/news/news-releases?Collection=First%20Images