絕美！韋布望遠(yuǎn)鏡開工一年，拍了這些宇宙級高清照！

還記得價值百億美元的韋布空間望遠(yuǎn)鏡嗎？

2022 年 7 月，科學(xué)家公布了韋布拍攝的首批彩色照片，就此開啟了新一代空間望遠(yuǎn)鏡的科學(xué)觀測。

如今，一整年過去了，為了慶祝完成第一年的科學(xué)運行，韋布團隊公布了一張全新的照片。

蛇夫座ρ星云復(fù)合體局部 | NASA，ESA，CSA

這是蛇夫座 ρ 星云復(fù)合體中一個小型的恒星形成區(qū)域，距離我們地球大約 390 光年，包含了大約 50 顆年輕恒星。這些恒星的質(zhì)量都與太陽相似或者更小。

圖中最黑暗的區(qū)域是物質(zhì)最密集的地方，那里有厚厚的塵埃殼層，仍在形成原恒星。

右上方能看到巨大的紅色分子氫雙極噴流，這是年輕恒星首次突破包裹它的宇宙塵埃襁褓時，向太空噴射出來的相對論性噴流。

而在圖片的下半部分，一顆名為 S1 的恒星用光蝕刻出了一個明亮的塵?？斩础＿@是圖中唯一一顆比太陽質(zhì)量大得多的恒星。

而這只是夏季銀河附近天文愛好者非常熟悉的所謂“天空調(diào)色盤”中一小塊很小的區(qū)域。

前面那張韋布彩圖在夜空中的位置 | NASA

自去年 7 月公布首批彩圖以來，韋布就兌現(xiàn)了它建造之初的諾言，不僅給我們帶來了令人嘆為觀止的宇宙紅外圖像，還拍攝了讓科學(xué)家真正興趣的清晰光譜。

借助光譜分析，韋布已經(jīng)確認(rèn)了有史以來最遙遠(yuǎn)的星系，發(fā)現(xiàn)了最早、最遙遠(yuǎn)的超大質(zhì)量黑洞。它還以前所未有的詳細(xì)程度識別出了太陽系外行星的大氣成分，揭示了恒星孕育場和原行星盤的化學(xué)成分，檢測到了水和有機化合物等等。

以下，我們精選了一批韋布空間望遠(yuǎn)鏡拍攝的美圖，每一張都向我們展示了宇宙前所未見的一面。

宇宙，遙遠(yuǎn)的黎明時期

空間望遠(yuǎn)鏡研究所的科學(xué)家，根據(jù)韋布望遠(yuǎn)鏡 CEERS 巡天觀測獲得的數(shù)據(jù)，對大約 5000 個星系制作了三維可視化展示。

飛向 Maisie 星系 | Frank Summers (STScI), Greg Bacon (STScI), Joseph DePasquale (STScI), Leah Hustak (STScI), Joseph Olmsted (STScI), Alyssa Pagan (STScI)

在上面段視頻里，攝像機視角以每秒 2 億光年的速度向遠(yuǎn)方回溯，最終定格在一個被稱為 Maisie 的古早星系之上。這個星系存在于大約 134 億年前，當(dāng)時距離宇宙大爆炸僅 3.9 億年。

CEERS 巡天拍到的一部分形態(tài)有趣的星系 | Phantom_D-J

CEERS 巡天項目，是“宇宙演化早期發(fā)布科學(xué)巡天”的縮寫，旨在使用韋布望遠(yuǎn)鏡覆蓋觀測 100 平方角分的天區(qū)。這片天區(qū)位于北半七星斗柄附近，稱為 EGS 天區(qū)，哈勃望遠(yuǎn)鏡曾對這里進行過細(xì)致的觀測，拍到了超過 5 萬個星系。

而韋布望遠(yuǎn)鏡在這里拍到了更多前所未見的星系，包括目前確認(rèn)迄今最遙遠(yuǎn)的活躍超大質(zhì)量黑洞。這個黑洞位于 CEERS 1019 星系，質(zhì)量大約是太陽的 900 萬倍，存在于大爆炸后僅 5.7 億年的宇宙早期。

圖片中央那 3 個擠在一起的亮點，就是迄今確認(rèn)最遙遠(yuǎn)的活躍超大質(zhì)量黑洞所在的星系CEERS 1019 | NASA, ESA, CSA, Steve Finkelstein (UT Austin), Micaela Bagley (UT Austin), Rebecca Larson (UT Austin)。

星系，形形色色的“撞車”

這是不規(guī)則星系 NGC 3256，大小于銀河系相當(dāng)，位于南天的船帆座，距離我們大約 1.2 億光年，是水蛇座-半人馬座超星系團的一員。

不規(guī)則星系 NGC 3256 | ESA/Webb, NASA & CSA, L. Armus, A. Evans

NGC 3256 看似平靜，緊密交織的旋臂纏繞在一片朦朧的星光之中，但照片中的這個星系其實是一場古老宇宙沖撞的結(jié)果。這個扭曲的星系是兩個質(zhì)量相等的旋渦星系正面碰撞的殘骸，天文學(xué)家估計這次碰撞發(fā)生在大約 5 億年前。

Arp 220 | NASA, ESA, CSA, K. Pontoppidan (STScI), A. Pagan (STScI)

這是蛇夫座中距離地球約 2.5 億光年的 Arp 220，是一對正在并合的旋渦星系。它在紅外波段發(fā)出極亮的光芒，亮度超過萬億顆太陽。相比之下，我們的銀河系就要遜色得多，只有千億顆太陽那么亮。

這兩個旋渦星系的碰撞開始于大約 7 億年前。這引發(fā)了一場規(guī)模巨大的恒星形成爆發(fā)。

大約 200 個巨大的星團蝸居在一個狹小而又充斥著塵埃的區(qū)域之中，寬度約為 5000 光年，只有銀河系直徑的 1/20，包含的氣體總量卻相當(dāng)于整個銀河系的氣體總量。

IC 1623 | ESA/Webb, NASA & CSA, L. Armus & A. Evans

這是 IC 1623，一對相互糾纏的星系，位于鯨魚座中，距離地球約 2.7 億光年。

這兩個星系正處在并合過程之中，其中一個星系一頭扎進了另一個星系。這場碰撞點燃了瘋狂的恒星形成過程，稱為“星暴”，正以超過銀河系 20 倍的速度創(chuàng)造著新的恒星。

星云，恒星的誕生和死亡

下面是著名的獵戶座大星云，確切來說，是獵戶座大星云中的一個很小的局部，稱為獵戶棒，本質(zhì)上是獵戶座星云里的一堵氣體墻（左）。

獵戶座星云局部 | ESA/Webb, NASA, CSA, M. Zamani (ESA/Webb), and the PDRs4All ERS Team

韋布望遠(yuǎn)鏡在其中一個年輕恒星的原行星盤（右下）里檢測到了一種有機分子，被稱為甲基陽離子（CH3+），對于形成更復(fù)雜的碳基分子具有重要的作用。

碳化合物是所有已知生命的基礎(chǔ)。韋布望遠(yuǎn)鏡正在以新的方式開展對星際有機化學(xué)的研究，這是許多天文學(xué)家非常感興趣的領(lǐng)域。

仙后座A | NASA, ESA, CSA, D. Milisavljevic (Purdue University), T. Temim (Princeton University), I. De Looze (UGent), J. DePasquale (STScI)

這是仙后座 A，距離我們 11000 光年的一個超新星遺跡，大小約為 10 光年，由韋布望遠(yuǎn)鏡的中紅外設(shè)備拍攝。

超新星是大質(zhì)量恒星死亡時發(fā)生的爆炸，通?？梢耘c整個星系亮度相當(dāng)。留下這個遺跡的那顆超新星發(fā)出的光，應(yīng)該在 1690 年代閃耀在地球的夜空。對于銀河系內(nèi)的超新星來說，應(yīng)該是很容易成為夜空中最亮的星，甚至白天都輕易可見的。

但奇怪的是，古今中外所有記錄中都不曾出現(xiàn)過這樣一顆超新星。

目前主流的觀點認(rèn)為，這顆超新星在爆發(fā)之前，就已經(jīng)向外拋出了大量的物質(zhì)，那些物質(zhì)遮擋了超新星本身的亮光，因此才沒有被當(dāng)時地球上的人們看到。

韋布望遠(yuǎn)鏡對仙后座 A 的觀測有助于回答這樣一個科學(xué)問題：宇宙塵埃來自哪里？

蝘蜓座 I 分子云 | NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

這是 500 光年外蝘蜓座 I 分子云中一處特別寒冷、特別致密和特別黑暗的區(qū)域，韋布望遠(yuǎn)鏡使用多種設(shè)備對它進行了深入的光譜觀測。

韋布觀測發(fā)現(xiàn)，在那片恒星形成區(qū)域的塵埃顆粒上，不只存在由水凍成的水冰，還有二氧化碳凍成的干冰，以及由羰基硫化物、氨和甲烷等分子凍成的冰。這些都是行星大氣層，以及糖、酒精和簡單氨基酸分子的重要組分。

隨著恒星及恒星系的形成，這些塵埃顆粒會在原行星盤中聚集并形成行星。這一發(fā)現(xiàn)首次證明，早在行星甚至恒星誕生之前，這些復(fù)雜的分子就已經(jīng)在分子云的冰層深處形成了。

換句話說，那些對形成生命意義重大的前生命分子，在宇宙中的存在遠(yuǎn)比恒星和行星更為普遍。

暗星云L1527 | NASA, ESA, CSA, STScI

這是暗星云 L1527 內(nèi)部一顆原恒星的周邊，位于金牛座恒星形成區(qū)內(nèi)。這些熾熱云團只有在紅外波段才能看到，而韋布望遠(yuǎn)鏡近紅外相機拍攝的這幅圖片所揭示的細(xì)節(jié)，能夠幫助我們了解一顆新生恒星如何開始它的一生。

這顆原恒星本身，隱藏在這個“沙漏”的頸部。仔細(xì)看，頸部中間有一道暗線，那是原恒星周邊側(cè)對著我們的原行星盤。原恒星發(fā)出的光從這個物質(zhì)盤的上方和下方透出，照亮了周圍氣體和塵埃中的空洞。

這顆原恒星是一顆 0 級原恒星，處在恒星形成的最早階段，仍然被包裹在黑暗的塵埃和氣體云中，還要走很長的一段路才能成為一顆成熟的恒星。

L1527 向我們展示的這一景象，提供了一個窗口，讓我們得以了解我們的太陽和太陽系在最初的萌芽時期，究竟是怎樣一副模樣。

狼蛛星云 | NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO Production Team

這是劍魚座 30，因為在以前的照片中形似狼蛛，又被昵稱為狼蛛星云，是天文學(xué)家研究恒星形成的一個熱門區(qū)域。

狼蛛星云距離地球大約 16.1 萬光年，位于銀河系的伴星系——大麥哲倫云中，是本星系群中最大和最明亮的恒星形成區(qū)域。

在韋布望遠(yuǎn)鏡拍攝的這張照片中，整個區(qū)域看起來就像是狼蛛用它自己的蛛絲鋪成的巢穴。狼蛛星云庇護著數(shù)以千計剛剛形成或者仍在形成中的恒星，其中有許多是韋布望遠(yuǎn)鏡首次發(fā)現(xiàn)的。

鷹狀星云的創(chuàng)生之柱 | NASA, ESA, CSA, STScI; J. DePasquale, A. Koekemoer, A. Pagan (STScI)

創(chuàng)生之柱，距離地球 6500 光年，位于鷹狀星云 M16 的中心。三根巨柱看起來像是雄偉的巖層，實際上是由冷卻的星際氣體和塵埃構(gòu)成的，在近紅外波段顯得有些半透明。新的恒星正在密集的氣體和塵埃云中形成。

當(dāng)年哈勃望遠(yuǎn)鏡憑創(chuàng)生之柱的照片驚艷世人一戰(zhàn)成名。韋布望遠(yuǎn)鏡發(fā)布同一目標(biāo)的紅外影像，可以說是正面“硬扛”了。

中紅外設(shè)備拍攝的創(chuàng)生之柱 | NASA, ESA, CSA, STScI, J. DePasquale (STScI), A. Pagan (STScI)

韋布望遠(yuǎn)鏡還用中紅外設(shè)備觀測了同一目標(biāo)。中紅外設(shè)備對探測塵埃極為敏感，這是恒星形成區(qū)域的主要成分。

不同于近紅外影像，存在于這片天區(qū)的數(shù)千顆恒星從視野中消失不見，無窮無盡的氣體和塵埃似乎成為了圖片的視覺中心。

許多恒星正在這些致密的藍(lán)灰色塵埃柱中活躍地形成。當(dāng)這些區(qū)域形成足夠質(zhì)量的氣體和塵埃結(jié)時，它們在自身引力的作用下開始坍縮，慢慢升溫，最終便形成了新的恒星。

太陽系內(nèi)，不一樣的行星

韋布望遠(yuǎn)鏡還對太陽系行星進行了近紅外觀測。在這樣的波長下，這些行星展現(xiàn)出了與以往不太一樣的形象。

韋布眼中的太陽系行星：木星（左上）、土星（右上）、天王星（左下）和海王星（右下）及其光環(huán) | NASA, ESA, CSA, STScI

以土星為例，在近紅外光下，土星本身顯得非常暗，因為甲烷氣體吸收了幾乎所有的陽光。但是冰冷的土星光環(huán)卻相對較亮。

類似的還有天王星和海王星，韋布望遠(yuǎn)鏡都清晰地拍到了它們的多道光環(huán)，而在此之前，這樣的細(xì)節(jié)只有近距離飛掠的旅行者號探測器才能看清。

韋布眼中的木星 | NASA, ESA, Jupiter ERS Team; image processing by Judy Schmidt

韋布望遠(yuǎn)鏡使用近紅相機拍攝的木星，更是展示出了木星南北兩極上空出現(xiàn)的極光（上圖中顯示為紅色），以及極地周圍出現(xiàn)的霧氣（顯示為黃綠色）。

而我們熟悉的木星大紅斑，則因為反射大量陽光的關(guān)系，在韋布拍攝的這幅影像中呈現(xiàn)出白色。

海王星“懸浮”于星海之中 | NASA, ESA, CSA, and STScI

得益于強大的集光能力，韋布望遠(yuǎn)鏡在觀測海王星的同時，還拍到了它背后更遙遠(yuǎn)的無數(shù)星系。帶著光環(huán)的海王星靜靜“懸浮”于星海之中，這樣的場景如夢似幻，鮮活地展現(xiàn)了韋布望遠(yuǎn)鏡的能力——不僅能夠深入遙遠(yuǎn)宇宙最深處的黎明時代，也能揭示“近在眼前”的太陽系天體的最清晰細(xì)節(jié)。

韋布望遠(yuǎn)鏡充滿期待且超出預(yù)期的第一年過去了，在此基礎(chǔ)上繼續(xù)前行的第二年觀測計劃已經(jīng)確定。對于這臺價值百億美元的太空望遠(yuǎn)鏡來說，韋布探索宇宙的科學(xué)使命才剛剛開始。

策劃制作

來源丨果殼

作者丨Steed 星空攝影師 天文科普創(chuàng)作者

責(zé)編丨崔瀛昊

本文部分圖片來自版權(quán)圖庫

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