宇宙的尽头是怎样的？价值100亿美元的太空望远镜，拍下这些绝美照片- 大数跨境

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宇宙的尽头是怎样的？价值100亿美元的太空望远镜，拍下这些绝美照片

科泰思创

2022-07-14

宇宙大爆炸究竟如何发生？宇宙真正延伸了多远？人类在宇宙中是否是孤独的？在不远的未来，哈勃望远镜继任者詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST），或将解答这些问题，现在它交出了第一份答卷。

据央视财经报道，当地时间7月11日，美国总统拜登通过社交媒体公布了韦伯空间望远镜拍摄的首张全彩色图像。

这张照片是星系团图像，展现了人类开始探索宇宙后最清晰的一张早期宇宙景象，也是迄今所拍摄的最遥远的宇宙深空影像。

据悉，韦伯空间望远镜造价100亿美元，是美国航天局迄今建造的最大、功能最强的空间望远镜，其主镜直径6.5米，由18片巨大六边形镜片构成；配有5层可展开的遮阳板。韦伯空间望远镜2021年12月25日从法属圭亚那库鲁航天中心发射升空，一个月后进入围绕日地系统第二拉格朗日点的运行轨道，距离地球约150万千米。

价值百亿美元的“韦伯太空望远镜”首批五张照片正式公布

据界面新闻，美东时间7月12日，美国国家航空航天局（NASA）公布了詹姆斯·韦伯空间望远镜拍摄的首批五张图像。该批图像涵盖深空星系团、致密星系群、弥漫星云以及系外行星等天文学最前沿的研究领域。

这五张照片分别是SMACS 0723星系团、船底座大星云、史蒂芬五重星系、南环星云，以及系外行星WASP-96b。

SMACS 0723星系团的图像是迄今为止最深空、最清晰的遥远宇宙的红外图像，由韦伯望远镜的近红外相机耗时12小时拍摄，刷新了此前哈勃空间望远镜的纪录。

SMACS 0723星系团。图源NASA

SMACS 0723星系团包括数千个星系，其巨大的质量引发的引力透镜效应明显地弯曲了更遥远星系的光，并在图像中央形成透镜状扭曲，这也是爱因斯坦广义相对论的最直观体现。在该张照片之中，韦伯望远镜甚至捕捉到了131亿年前的图像，这也是距离宇宙大爆炸仅10亿年之后的早期宇宙图景。

船底座大星云，又称NGC 3372是夜空之中最大的弥散星云之一，比著名的猎户座大星云大四倍以上，距离地球7600光年。该星云内部最为著名的天体为南半球亮星海山二（即船底座η）以及钥匙孔星云。

船底座大星云。图源NASA

弥漫星云也是恒星诞生的摇篮。本质上由稀薄气体和尘埃构成的星云若在重力作用下持续收缩，并最终成功激发氢聚变，一颗恒星的胚胎——原恒星由此诞生。通过对弥漫星云的多波段研究有助于了解恒星系统的诞生过程。

该照片由韦伯望远镜的近红外相机 (NIRCam) 以及中红外相机 (MIRI) 拍摄。

史蒂芬五重星系位于天马座，是目前最为人熟知的致密（四合）星系群，距离地球2.9亿光年。

史蒂芬五重星系。图源NASA

韦伯空间望远镜提供的图像拥有1.5亿像素并提供了该致密星系群的丰富细节。四个紧邻星系相互之间的引力作用使得星系内部的气体与尘埃被抛出本星系，扰动后的气体尘埃同样也是恒星诞生的摇篮。

天文学家预计该四合星系群最终将合并为一个超星系。星系的合并过程对于未来银河系与仙女座大星系的合并有着参考意义，星系核的合并在多数情况下也代表着两大超大质量黑洞的合并，也是引力波研究的热门课题。目前已经确认，该四合致密星系群之中最亮的星系NGC 7319核心拥有2400万倍太阳质量的超大质量黑洞。

南环星云。图源NASA

南环星云又称八裂星云，是位于船帆座的行星状星云，距离地球约2500光年。

不同于诞生恒星的弥漫星云，行星状星云由步入暮年的恒星喷出的气体和尘埃壳构成。最著名的行星状星云为金牛座的蟹状星云。

韦伯空间望远镜通过红外波段展示了南环星云更多的细节以及尘埃壳的特殊结构。例如在南环星云的两组图片之中，第一张照片为通过近红外相机拍摄，第二张照片为通过中红外相机拍摄。其中第一张照片的星云中心仅可见一颗恒星，即为喷发出行星状星云的暮年白矮星；第二张照片之中可以明确观察到第二颗恒星，该恒星仍处于演化早期阶段。

南环星云。图源NASA

WASP-96 b是银河系之中已经确认的5000余颗太阳系外行星之一，它位于距离地球1150光年之外的凤凰座，虽然该星已经确认为一颗半个木星质量的气态巨行星，不可能拥有与地球类似的生命，但是韦伯望远镜通过该图像展示了其优秀的系外行星大气层光谱分析能力。

韦伯望远镜通过携带的近红外成像仪和无狭缝光谱仪（NIRISS）对WASP-96 b的大气层进行了有史以来最详细的近红外透射光谱，其中明确发现大气层之中存在水的证据。韦伯望远镜还拥有对氧气、甲烷和二氧化碳等其他关键分子的光谱分析能力，在接下来的服役生涯之中，韦伯望远镜将对包括气态巨行星、类地行星以及冰巨星进行更多的光谱分析。

25年烧掉100亿美元

詹姆斯.韦伯望远镜被誉为是人类迄今为止制造的最大、最复杂、功能最强劲的太空望远镜。詹姆斯·韦伯望远镜项目启动于1996年，起初称为“下一代空间望远镜（Next Generation Space Telescope，NGST）”，2002年改为现名，以纪念美国国家航天局的第二任局长詹姆斯·韦伯（James Webb）在阿波罗计划中发挥的关键性领导作用。

詹姆斯·韦伯望远镜由美国国家航空航天局（NASA）、欧洲航天局（ESA）和加拿大航天局（CSA）共同研发，经由数千名科学家与工程师精心设计与建造，耗资100亿美元，也是人类有史以来建造的最昂贵的科学平台之一。北京时间2021年12月25日20时20分，韦伯望远镜在法属圭亚那库鲁航天发射中心使用阿里安-5大型运载火箭发射升空。

今年1月24日顺利进入围绕日地系统第二拉格朗日点的运行轨道。韦伯望远镜作为著名的哈勃空间望远镜以及史匹哲太空望远镜的继承者，肩负着研究大爆炸之后第一代恒星、星系的形成与演化、恒星与行星系统的形成以及系外行星等多项任务。

图源NASA

据澎湃新闻，在过去的7个月里，詹姆斯·韦伯太空望远镜一直在进行仪器调整，为揭示宇宙的秘密做准备。

作为一台光学望远镜，韦伯望远镜的主镜是一面直径6.5米的镀金铍质反射镜，总面积达到25.4平方米，是前辈哈勃望远镜的6倍以上。相较于哈勃，韦伯望远镜有更长的波长覆盖，灵敏度和分辨率也大大提高，能够补充和扩展哈勃望远镜的发现。

图注：哈勃望远镜和韦伯望远镜主镜大小比较

图片来源：NASA

由于宇宙膨胀，宇宙早期的发光体发出的可见光和紫外光已经被拉长，并以红外线的形式传播。尽管哈勃也有红外观测能力，但它主要用可见光和紫外波长来观测宇宙。凭借强大的综合科学模块（ISIM）——近红外相机(NIRCam）、近红外光谱仪(NIRSpec)、精细制导传感器/近红外成像无缝隙光谱仪(FGS/NIRISS)、中红外仪(MIRI)，韦伯望远镜将能够观测宇宙大爆炸后出现的第一批天体的形成和演化,观测原始星系如何随时间生长、恒星和行星系统如何形成，并认识我们身处的太阳系本身，进而了解地球如何具备能提供生命繁衍生息的条件。

韦伯望远镜的镜片。图源NASA

目前，科学家们对韦伯望远镜7月的指向保持了沉默。美国巴尔的摩太空望远镜科学研究所(Space Telescope Science Institute)的科学家克劳斯·庞托皮丹(Klaus Pontoppidan)在接受英国科学网站(www.phys.org)记者采访时表示:“我们真的希望这是一个惊喜。”他补充说，保密的部分原因是首批观测目标尚未最终确定。

但NASA及其合作伙伴欧洲航天局（ESA）和加拿大航天局（CSA）已经成立了一个委员会，以创建观测天体排序列表，他们计划按照这个顺序开展有序观测。

据庞托皮丹介绍，尽管韦伯望远镜团队此前已经发布了一系列用于校准目的拍摄的恒星图像，但新的照片将是天体物理学目标，这会成为深化人类对宇宙理解的关键。

韦伯望远镜和我国贵州FAST望远镜有什么区别

据腾讯太空，位于我国贵州的FAST望远镜，俗称“天眼”望远镜，口径达到了500米，但FAST望远镜是地基望远镜，主要在射电波段（波长在0.1米到4.3米）工作。由于大气层对射电波段的透明度较好，这种类型的望远镜在地面上工作得就很好。

韦布望远镜是红外望远镜，地球大气层中的水蒸气和二氧化碳对红外线的吸收比较强烈，因此要发射到太空中去观测，复杂程度和造价指数升高。