人類首張深空宇宙全彩圖發(fā)布！揭秘史上最強(qiáng)韋伯望遠(yuǎn)鏡，耗時26年、投入近100億美元

每經(jīng)記者 張凌霄    每經(jīng)編輯 高涵    

人類觀測恒星、探索宇宙的步伐終于又邁出了一大步。

當(dāng)?shù)貢r間7月12日，美國國家航空航天局（NASA）公布了詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡（下稱“韋伯望遠(yuǎn)鏡”）升空半年多以來拍攝的首批全彩色照片。照片記錄下了前所未有的宇宙深處的恒星與星系，是迄今拍攝到的宇宙最深處、最清晰的宇宙紅外圖像。

韋伯望遠(yuǎn)鏡被譽(yù)為是人類迄今為止制造的最大、最復(fù)雜、功能最強(qiáng)勁的太空望遠(yuǎn)鏡，也被認(rèn)為是哈勃望遠(yuǎn)鏡的“繼任者”。

與哈勃望遠(yuǎn)鏡相比，韋伯望遠(yuǎn)鏡具有更大優(yōu)勢。后者能利用紅外線，讓人們比以往任何時候都更深入地探索宇宙，不僅解開太陽系中的謎團(tuán)，還能看向其他恒星周圍的遙遠(yuǎn)世界，揭示最古老、最遙遠(yuǎn)星系的秘密，探索宇宙中的神秘結(jié)構(gòu)和起源。

美國總統(tǒng)拜登在星期一的白宮記者會上說，這部太空望遠(yuǎn)鏡是“進(jìn)入我們宇宙歷史的一扇新的窗戶”。

空間望遠(yuǎn)鏡承載了人類對宇宙奧妙的探知和渴望，代表了人類向遠(yuǎn)的好奇心。韋伯望遠(yuǎn)鏡究竟能拍到什么？又將如何完成使命？

宇宙的盡頭是怎樣的？

當(dāng)?shù)貢r間12日上午10點(diǎn)39分，NASA發(fā)布第一張由韋伯望遠(yuǎn)鏡拍攝的深場宇宙紅外全彩圖像。

圖像顯示了星系團(tuán)“SMACS 0723”，它是由近紅外相機(jī)拍攝的不同波長的圖像合成的，耗時約12.5小時。NASA表示，這是迄今為止遙遠(yuǎn)宇宙最深、最清晰的紅外圖像。

這張照片充滿了細(xì)節(jié)，從數(shù)千個星系到迄今用紅外線觀測到的最微弱的天體，都被韋伯望遠(yuǎn)鏡精確捕捉到了。圖像覆蓋的廣袤宇宙中這片星空的大小，相當(dāng)于地面上的人展開手臂后觀察上面的一粒沙。

韋伯望遠(yuǎn)鏡拍攝的星系團(tuán)“SMACS 0723”圖像（圖片來源：NASA官網(wǎng)）

7月11日，美國總統(tǒng)拜登在白宮南法庭禮堂進(jìn)行的NASA官員的簡報會上觀看了韋伯望遠(yuǎn)鏡拍攝的圖像，并且提前通過社交媒體公布了這張照片。

根據(jù)NASA官網(wǎng)的資料，總共有5張圖像與公眾見面。其中包括銀河系中的系外行星“WASP-96b”的光譜圖，這一行星位于距地球約1150光年的南天星座鳳凰座，光譜圖首次呈現(xiàn)了該行星有水、霧霾和云等特征。

韋伯望遠(yuǎn)鏡拍攝的系外行星“WASP-96b”的光譜圖（圖片來源：NASA官網(wǎng)）

另外一張圖展示了距地球約2000光年的南環(huán)星云，該星云位于船帆座的一個行星狀星云，由中心的恒星死亡后向外噴發(fā)的物質(zhì)形成，圖像展示了這一行星狀星云的全貌；還有位于飛馬座的斯蒂芬五重星系，圖像揭示了該星系的超大質(zhì)量黑洞附近氣體的速度和成分。

最后一張圖是船底座星云，圖像呈現(xiàn)了其最早期、快速形成的階段。船底座星云距離地球7600光年，是天空中最大、最亮的星云之一，擁有許多比太陽質(zhì)量大得多的恒星，也是銀河系中的一個恒星形成區(qū)，新生的恒星和它們組成的星團(tuán)被包裹在大量的氣體和塵埃中間。照片中的很多星點(diǎn)，就是正在誕生中的恒星。

韋伯望遠(yuǎn)鏡拍攝的船底座星云圖像（圖片來源：NASA官網(wǎng)） 

史上最強(qiáng)！耗資約100億美元的韋伯望遠(yuǎn)鏡為何受關(guān)注？

韋伯望遠(yuǎn)鏡主鏡直徑6.5米，重7噸，耗資約100億美元。它由18片巨大六邊形子鏡構(gòu)成，主要質(zhì)地是鈹，表面還覆蓋了薄薄一層黃金。遠(yuǎn)遠(yuǎn)看去，它像一艘巨大的帆船，而主鏡像一個閃著金銀色的蜂窩，完全展開的面積大約堪比一個網(wǎng)球場。

韋伯望遠(yuǎn)鏡被譽(yù)為是人類迄今為止制造的最大、最復(fù)雜、功能最強(qiáng)勁的太空望遠(yuǎn)鏡，也被認(rèn)為是哈勃望遠(yuǎn)鏡的“繼任者”。

1990年4月24日，哈勃空間望遠(yuǎn)鏡由NASA的發(fā)現(xiàn)號航天飛機(jī)送入太空，此后哈勃望遠(yuǎn)鏡成為了有史以來最著名、也最重要的天文望遠(yuǎn)鏡。相比哈勃望遠(yuǎn)鏡，韋伯望遠(yuǎn)鏡具備更高的紅外分辨率和靈敏度，觀察物體的亮度可高達(dá)100倍，采集光線面積也達(dá)到了哈勃望遠(yuǎn)鏡的5倍以上。哈勃望遠(yuǎn)鏡主要在可見光和紫外波段觀測，而韋伯望遠(yuǎn)鏡主要在紅外波段觀測。

韋伯望遠(yuǎn)鏡能利用紅外線，讓人們比以往任何時候都更深入地探索宇宙，不僅解開太陽系中的謎團(tuán)，還能看向其他恒星周圍的遙遠(yuǎn)世界，揭示最古老、最遙遠(yuǎn)星系的秘密，探索宇宙中的神秘結(jié)構(gòu)和起源。

歐洲航天局的安東內(nèi)拉·諾塔博士（Dr. Antonella Nota） 曾描述道：“韋伯望遠(yuǎn)鏡的能力是建立在哈勃31年輝煌歷史基礎(chǔ)之上。”

韋伯望遠(yuǎn)鏡（圖片來源：BBC）

韋伯望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目啟動于1996年，由NASA、歐洲空間局和加拿大航天局合作開發(fā)，這個項(xiàng)目最初被稱為“新一代太空望遠(yuǎn)鏡”（Next Generation Space Telescope），2002年，為了紀(jì)念在阿波羅登月計劃中做出突出貢獻(xiàn)的NASA第二任局長詹姆斯·韋伯，改以其名字命名。

由于發(fā)射時間數(shù)次推遲，前后耗時26年，韋伯望遠(yuǎn)鏡也是人類歷史上造價最高，耗時最長的太空望遠(yuǎn)鏡。

韋伯望遠(yuǎn)鏡原計劃投資5億美元，并計劃于2007年發(fā)射升空。但由于各種原因，導(dǎo)致項(xiàng)目嚴(yán)重超支，到了2008年本應(yīng)發(fā)射的節(jié)點(diǎn)上預(yù)算已經(jīng)追加到了51億美元。到了2017年，為了做更多更精細(xì)的測試，預(yù)算飆升到了88億美元。2019年因?yàn)樾鹿谝咔?，發(fā)射又一次延遲，預(yù)算這時已經(jīng)追加到了97億美元。

北京時間2021年12月25日20時20分，望遠(yuǎn)鏡在法屬圭亞那庫魯航天發(fā)射中心使用阿里安-5大型運(yùn)載火箭發(fā)射升空。在升空30天后，韋伯望遠(yuǎn)鏡終于抵達(dá)其將要觀測宇宙的位置。這個位置是離地球約150萬公里遠(yuǎn)的第二拉格朗日L2點(diǎn)工作區(qū)域。

今年2月11日，NASA公布了韋伯望遠(yuǎn)鏡所攝第一顆恒星的圖像以及該望遠(yuǎn)鏡的一張“自拍照”。3月16日，該望遠(yuǎn)鏡成功完成首次精密校準(zhǔn)調(diào)試，拍攝出了第一張高清照片。此后，韋伯望遠(yuǎn)鏡又進(jìn)行了一系列校準(zhǔn)工作，才終于在近期正式開始進(jìn)行科學(xué)觀測。

韋伯望遠(yuǎn)鏡要拍什么？

韋伯望遠(yuǎn)鏡作為最新一代的太空望遠(yuǎn)鏡，其承擔(dān)的任務(wù)極為重要。

根據(jù)科學(xué)家的描述，韋伯望遠(yuǎn)鏡是在回視過去的時光，回望宇宙的開端，這是人類所能瞥見的最遙遠(yuǎn)的過去。這是因?yàn)樗梢钥吹椒浅＿b遠(yuǎn)的星系，這些星系的光用了上百億年的時間才抵達(dá)望遠(yuǎn)鏡。

NASA局長比爾·納爾遜（Bill Nelson）在周一的記者會上稱：“光的旅行速度是每秒18.6萬英里。你們現(xiàn)在在圖片中看到的光點(diǎn)已經(jīng)旅行了超過130億年。”

現(xiàn)代主流理論認(rèn)為，宇宙起源于138億年前大爆炸，由于奇點(diǎn)的突然膨脹，才產(chǎn)生了宇宙中的萬事萬物。宇宙快速膨脹下，宇宙早期誕生的發(fā)光體會出現(xiàn)紅移現(xiàn)象，也就是說它們發(fā)出的可見光和紫外光被拉長，并以紅外線的形式傳播。

通過韋伯望遠(yuǎn)鏡，憑借前所未有的分辨率對星系進(jìn)行紅移觀測，科學(xué)家們可以探索到宇宙大爆炸后出現(xiàn)的第一批天體,觀察原始星系如何隨時間生長、恒星和行星系統(tǒng)如何形成，并認(rèn)識我們身處的太陽系本身，進(jìn)而了解地球如何具備能提供生命繁衍生息的條件。

這也就意味著，韋伯望遠(yuǎn)鏡將成為幫助人類發(fā)現(xiàn)新棲息地的探路兵。

納爾遜表示，韋伯望遠(yuǎn)鏡非常精確，能讓科學(xué)家能夠看到太空深處行星的化學(xué)構(gòu)成并決定它們是否適合生物棲息。“我們將能夠回答我們甚至還不知道的問題。”他說道。

長年擔(dān)任歐洲航天局項(xiàng)目經(jīng)理的彼得·詹森（Peter Jensen）表示：“它（韋伯望遠(yuǎn)鏡）將會帶領(lǐng)我們進(jìn)入一場哥倫布式的旅程，探索一個宇宙史上未知的時代。”

韋伯望遠(yuǎn)鏡的誕生將承載四個核心目標(biāo)：尋找大爆炸后在宇宙中形成的第一批恒星和星系的光；研究星系的形成和演化；了解恒星形成和行星系統(tǒng)的形成；研究行星系統(tǒng)和生命起源。

封面圖片來源：攝圖網(wǎng)-401013583