我們的肉眼永遠無法看到望遠鏡看到的東西:穿越光和太空,美國太空總署的詹姆斯韋伯可以看到宇宙的起源——這是我們的頭腦幾乎無法理解的。
這台強大的望遠鏡就像一台時間機器,向我們展示了遙遠的星系、恆星的死亡以及太陽系外行星的大氣層,為科學家和全人類提供了來自太空的新的令人驚嘆的圖像。
2022 年 1 月 8 日星期六,美國太空總署的新型詹姆斯韋伯太空望遠鏡首次打開了它的巨大鏡子。
這是距離地球 160 萬公里的天文台展開的最後一步。
6.5 公尺鏡子的最後一部分按照飛行控制器的命令擺動到位,完成望遠鏡的展開。
從那一刻起,詹姆斯·韋伯改變了我們看待宇宙的方式。這些是迄今為止它發布的一些最令人驚嘆的圖片,以及它告訴我們關於迄今為止仍然遙不可及的宇宙的知識。
更深入了解創造之柱
詹姆斯韋伯望遠鏡捕捉到了標誌性創世之柱的高度細節——首次因美國宇航局哈伯望遠鏡 1995 年拍攝的圖像而聞名——其中新恆星正在稠密的氣體和塵埃雲中形成。
三維柱子看起來像岩層,但滲透性強得多。這些柱體由冷的星際氣體和塵埃組成,有時在近紅外光下呈現半透明狀。
以 1995 年和 2014 年拍攝的圖像為基礎,韋伯對創世之柱的新看法將幫助研究人員透過確定更精確的新形成恆星數量以及該區域的氣體和塵埃數量來改進他們的恆星形成模型。
隨著時間的推移,他們將開始更清楚地了解數百萬年來恆星是如何形成並從這些塵埃雲中爆發出來的。
2022 年 10 月 28 日,NASA 發布了第二張創世之柱影像,這次是由韋伯中紅外線儀器 (MIRI) 看到的。它令人難以忘懷——用美國宇航局的話來說,這種異常塵土飛揚的渲染使它既陰沉又「令人毛骨悚然」。
這是因為,雖然中紅外光專門研究塵埃所在的位置,但在這些波長下,大多數周圍的恆星都不夠亮而無法顯現出來。
“相反,這些若隱若現、鉛灰色的氣體和塵埃柱在其邊緣閃閃發光,暗示著內部的活動,”美國太空總署解釋。
狼蛛星雲中有數千顆新恆星
在 NASA 於 2022 年 9 月發布的圖像中,可以看到劍魚座星雲 30 的所有輝煌。
它被暱稱為狼蛛星雲,是研究恆星形成的天文學家的最愛,是距離銀河系最近的星系中最大、最亮的恆星形成區域之一。
狼蛛星雲位於大麥哲倫星雲星系中,距離我們 161,000 光年。它的名字來自長長的塵土飛揚的細絲,類似於舊圖像中的蜘蛛腿。
然而,詹姆斯韋伯望遠鏡以新的清晰度捕捉了恆星苗圃,展示了數以萬計以前被宇宙塵埃籠罩著的前所未見的年輕恆星。
標誌性的幻影銀河
這張令人驚嘆的圖像是所謂的幻影星系 (M74)。韋伯能夠接收更長波長的光,使科學家能夠精確定位星系中的恆星形成區域,例如這個星系。
這張影像揭示了星系臂中的大量氣體和塵埃,以及其核心的密集恆星團。
遙遠系外行星的第一張直接影像
美國太空總署發布了對太陽系外行星的前所未有的觀測結果,利用詹姆斯韋伯太空望遠鏡強大的紅外線凝視揭示了地面望遠鏡無法探測到的新細節。
系外行星 HIP 65426 b 是一顆質量約為木星 6 至 12 倍的氣態巨行星,這是韋伯望遠鏡首次直接拍攝太陽系外行星的影像。
領導這些觀測的英國埃克塞特大學物理和天文學副教授薩莎·欣克利 (Sasha Hinkley) 表示:“這不僅對韋伯來說,而且對整個天文學來說都是一個變革性的時刻。”
美國太空總署表示,直接拍攝系外行星的影像具有挑戰性,因為恆星比行星亮得多。
HIP 65426 b 距離地球 355 光年,大約有 15 至 2000 萬年的歷史,而地球已有 45 億年的歷史。
它與主恆星的距離比地球與太陽的距離遠100倍,因此它與恆星的距離足夠遠,韋伯可以輕鬆地將影像中的行星與恆星分開。但它在近紅外線區域比主星暗一萬倍以上,在中紅外線區域暗數千倍。
「獲得這張圖像就像挖掘太空寶藏一樣,」負責圖像分析的加州大學聖克魯斯分校博士後研究員阿林·卡特 (Aarynn Carter) 說。
「起初我能看到的只是來自恆星的光,但透過仔細的影像處理,我能夠消除這些光並揭開行星的面紗」。
木星及其衛星就像您以前從未見過一樣
美國太空總署科學家也發布了太陽系最大行星的新照片,稱結果「非常令人難以置信」。
詹姆斯韋伯望遠鏡於 2022 年 7 月拍攝了這些照片,捕捉了前所未有的木星北極光和南極光以及旋轉的極地薄霧的景象。木星的大紅斑是一場大到足以吞沒地球的風暴,與無數較小的風暴並肩而立。
一張廣角照片尤其引人注目,顯示了行星周圍微弱的光環,以及閃閃發光的星系背景下的兩顆小衛星。
「我們從未見過這樣的木星。這一切都非常令人難以置信,」幫助領導這次觀測的加州大學柏克萊分校的行星天文學家伊姆克·德佩特說。
「說實話,我們並沒有真正期望它會這麼好,」她在一份聲明中補充道。
據美法研究小組稱,紅外線圖像被人工著色為藍色、白色、綠色、黃色和橙色,以使特徵更加突出。
其他發現:側手翻星係正在如何變化
就在詹姆斯韋伯團隊拍攝的另一批影像更深入地向我們展示了側手翻星系幾週後,韋伯的新影像向我們展示了兩個星系碰撞後會發生什麼,使我們對宇宙的理解又向前邁進了一步。
透過紅外線相機碰撞產生的宇宙塵埃,望遠鏡向我們展示了側手翻星系在數十億年前與另一個較小星系的碰撞後如何變化。
科學家認為,側手翻星係是一個距離地球超過5 億光年的環狀星系,因其明亮的內環和色彩繽紛的外環而得名,在另一個星系衝破它之前,它曾經是像銀河系一樣的大螺旋的一部分。
據美國宇航局稱,銀河系的整體外觀讓科學家想起了馬車的車輪,這是由於這次高速碰撞造成的。從碰撞中心開始,星系的兩個環一直向外擴展,形成了罕見的環形形狀。
科學家以前從未能夠清楚地看到車輪星系的混亂並理解它。
哈伯太空望遠鏡已經觀察到了這個星系,但是側手翻星系周圍的大量塵埃阻止瞭望遠鏡觀察星系內發生的現象。
但現在,借助詹姆斯·韋伯望遠鏡的紅外線攝影機,科學家們能夠觀察銀河係明亮的中心。
為此,將韋伯的近紅外線相機 (NIRCam) 和中紅外線儀器 (MIRI) 結合起來創建圖像,它們能夠透過灰塵並揭示在可見光條件下無法觀察到的光波長。
所獲得的圖像顯示了星系碰撞後恆星的形成——這一過程尚未完全了解。
美國太空總署表示,銀河系中心的明亮核心含有熾熱的塵埃,最明亮的區域是巨大的年輕星團的所在地。
另一方面,你在外環上看到的是新恆星的形成。
側手翻星系仍在經歷變化,並將繼續轉變,有望揭示更多關於星系如何演化的秘密,儘管這可能需要數十億年的時間。