原創 Steed 果殼

韋布望遠鏡出新圖了！

就在1個月前，為了演示這臺紅外太空望遠鏡在不同科學目標上卓越的觀測性能，順便證明這將近100億美元花得夠值，官方一下子公布了好幾幅韋布拍攝的科學圖像，向人類展示了一個前所未見的全新宇宙（參見）。

而這一回，官方正式發布的圖像只有一個目標天體，那就是——

車輪星系PGC 2248

韋布望遠鏡拍攝的車輪星系，由近紅外相機和中紅外設備拍攝的影像合成 | NASA/ESA/CSA/STScI

車輪星系距離地球約5億光年，位于南天的玉夫座（Sculptor）中，因為形似老式馬車的車輪而得名。

科學家認為，在很久很久以前，車輪星系是一個普通的大型旋渦星系，跟我們所在的銀河系相似。大約4億年前，它與另一個在這張圖片中看不到的小星系發生了高速碰撞。這一事件改變了車輪星系的形狀和結構，讓它變成了今天我們看到的這副模樣。

車輪星系中形成了兩個環狀結構：一個明亮的內環圍繞著星系中心，另一個色彩豐富的外環則框住了整個星系。這兩個環從碰撞中心向外擴展，就像池塘里扔進一塊石頭后引發的漣漪。

由于存在這些獨特的特征，天文學家將它歸類為“環狀星系”，這一星系類型要比銀河系這樣的旋渦星系罕見得多。

韋布望遠鏡用近紅外相機拍攝的車輪星系| NASA/ESA/CSA/STScI

然而，盡管發生了星系碰撞，大型旋渦星系的大部分特征卻得以保留，包括它的旋臂。它們在內環和外環之間構成了“輻條”，使得整個星系看起來更像老式馬車的車輪了。

在近紅外和中紅外合成的第一幅圖像中，旋臂被展示為亮紅色。同樣的亮紅色調不僅出現在整個車輪星系之中，還出現在左上方那個稍小一些的旋渦星系之中。

這種顏色標明了星系中富含碳氫化合物的塵埃，由韋布望遠鏡的中紅外設備拍攝。

韋布望遠鏡用中紅外設備拍攝的車輪星系 | NASA/ESA/CSA/STScI

同一個目標，哈勃望遠鏡早在27年前就進行過觀測。但韋布望遠鏡利用自己強大的紅外線觀測能力，揭示了這個星系結構中大量前所未見的細節。

紅外線，本質上是熱輻射，能夠穿透塵埃云，讓韋布看清哈勃望遠鏡無法看透的空間區域。

韋布公布的最新圖像，不僅分辨出了車輪星系外環上恒星形成區域內的單顆恒星，還展示了星系中央超大質量黑洞周邊非常年輕的恒星群，揭示了有關恒星形成和中央黑洞的新細節。

比如，隨著外環向外擴張，它將環繞星系的塵埃和氣體向外推，從而引發了恒星的形成。新恒星誕生的區域在近紅外圖像中顯示為小藍點，分散在整個星系，但在外環中特別集中。

韋布望遠鏡拍攝的圖像提供了一個全新的視角，讓我們看到了車輪星系數十億年來的變化。

哈勃望遠鏡與韋布望遠鏡拍攝的車輪星系對比 | NASA/ESA/CSA/STScI/Mark McCaughrean

從上面這張兩代太空望遠鏡的對比圖中，能夠看到時隔短短27年，雖然車輪星系本身沒有明顯變化，但恰好出現在車輪星系前方的銀河系內恒星（紅框內）卻明顯移動了一小段距離。

而更明顯的差異，則是韋布望遠鏡能夠透過車輪星系，看到它背后的許多更遙遠的星系。

這極大地拓展了人類遙望宇宙的能力。

“韋布不是掛掉了嗎？”

就在韋布望遠鏡公布首批彩圖后不久，一則傳言開始在社交媒體上流傳，大意是——韋布望遠鏡多次遭受微流星體撞擊，已造成不可逆破壞。

這則傳言的遣詞和行文，無不引人猜疑：是不是剛拍完第一批圖片，價值100億美元的韋布望遠鏡就被砸到報廢了？

事實上，韋布望遠鏡被微流星體高速撞擊，是真的，而且還不止一次。截止到首批科學圖片發布之日，韋布共遭受到至少19次撞擊。

其中，被描述為“已造成不可逆破壞”的那次撞擊，發生于5月22日-24日之間，在韋布望遠鏡金光閃閃的18塊主鏡片中的一塊上，砸出一個明顯的凹痕。

韋布望遠鏡主鏡片的對齊情況，左為幾年前在地面實驗室測得的理想狀態，右為6月21日在太空實測的狀況，右下那塊主鏡片上可見明顯凹痕 | NASA/STScI

看起來很嚴重？ 確實。但實際上，大型望遠鏡遠沒有普通人想像的那么脆弱。

舉個其他望遠鏡的例子好了。

麥克唐納天文臺口徑107英寸的望遠鏡 | 麥克唐納天文臺

美國得克薩斯州的麥克唐納天文臺，有一臺口徑107英寸（約2.7米）的望遠鏡。

1970年2月5日，一名入職不久的新員工喝醉了酒，帶了把手槍進入天文臺，朝著望遠鏡主鏡連開7槍。發現沒能擊碎主鏡，他又拎了把錘子爬進望遠鏡，對著主鏡咣咣開砸。

如此蓄意破壞，這臺望遠鏡大概是徹底被毀了吧？當年辦這個案子的警長也是這么認為的。

但事實上，并沒有。

107英寸望遠鏡主鏡上留下的彈孔和被錘子砸崩了的凹坑，攝于2019年主鏡被拆下來重新鍍膜之時 | JJ Hermes

盡管主鏡上多了7個彈孔，還有一大片被錘子砸崩了的凹坑，但這臺望遠鏡第二晚就繼續投入了觀測，拍到了截至當時它拍過的最好一批照片。

這些破壞對望遠鏡的影響，僅限于集光能力下降1%，相當于有效口徑從107英寸降到了106英寸，并引入了極少量的衍射。

根據麥克唐納天文臺在1970年2月10日發布的通報，所有類型的天文觀測都不會受到這一悲劇的影響。

這臺望遠鏡后來更名為哈蘭·史密斯望遠鏡，至今仍在使用。它以“親身經歷”告訴我們，大型天文望遠鏡并沒有那么脆弱。

哈蘭·史密斯望遠鏡主鏡上的彈孔細節，其他白點是主鏡反光鍍膜起泡的結果，重新鍍膜即可修復 | JJ Hermes

回到韋布空間望遠鏡。盡管主鏡之一受到微流星體的撞擊而變形，對成像產生了可以檢測的微弱影響，但對于一臺敞開式設計的空間望遠鏡來說，這些的撞擊原本就無可避免，在設計之初就已經被考慮在內，并準備好了相應的預案。

據韋布團隊6月8日發布的一篇博文，他們對受到影響的主鏡片進行了微調，成功抵消了一部分成像失真。目前韋布的成像質量仍遠遠超過預期，完全有能力完成給它設計的科學任務。

被微流星體撞到的主鏡片，就是箭頭所指的這塊，編號C3 | NASA

總而言之，被微流星體砸中不假，但韋布望遠鏡離“掛掉”還有很遠。

不斷流出的韋布“生圖”

“光榮負傷”的韋布望遠鏡，目前已經展開了它繁忙的科學觀測任務。得益于部分項目的公開透明，韋布的一些觀測原始數據會即時公開并提供下載。

經過天文影像高手的妙手后期之后，我們得以在官方發布的圖片之外，一窺韋布望遠鏡眼中更多精彩紛呈的宇宙美景。

晨星Earendel

韋布望遠鏡觀測了晨星Earendel——人類已知最遙遠的恒星。

韋布望遠鏡對人類已知最遙遠的恒星進行了觀測 | NASA/ESA/CSA/STScI/CosmicSprngJWST

不，不是圖中光芒萬丈的那顆，那只是我們銀河系內一顆不值一提的前景恒星。

點開圖片放大看，你會在右下方找到一條不起眼的弧線。而在這條弧線之上，又有幾個不起眼的亮點，其中最不起眼的那個（下圖箭頭所指），才是此次觀測的真正目標。

上圖局部放大，箭頭所指即為晨星Earendel | NASA/ESA/CSA/STScI/CosmicSprngJWST

這是哈勃望遠鏡今年3月30日宣布發現的人類已知最遙遠恒星，編號WHL0137-LS，后來以古英語中代表晨星的Earendel命名。

我們看見的這點微光，是那顆恒星在宇宙大爆炸后大約9億年時發出的光亮，花了129億年的時間才傳到地球。隨著宇宙持續不斷地膨脹，它所在的位置今天離我們已經有280億光年了。

當然，這顆恒星肯定撐不到現在。它的質量大約是太陽的50-100倍，壽命最多也就區區幾百萬年。

盡管它的光度是太陽的上百萬倍，但我們之所以能觀測到它，并不是因為它自身夠亮，而是因為它的“站位”恰到好處，剛好被圖片中央星系團的引力透鏡增亮了成千上萬倍。

晨星所在的那條弧線，也因為晨星的發現而被命名為日出之弧（Sunrise Arc）。實際上，它是這顆恒星所在的星系，同樣被引力透鏡扭曲成了這副模樣。至于弧線上晨星兩側更亮的那些亮點，則是被引力透鏡放大的星團，并非單顆恒星。

隨著韋布望遠鏡火力全開，估計哈勃創下的最遙遠恒星這個記錄，也保持不了太久了吧……

木星

韋布望遠鏡在紅外波段拍攝的木星 | NASA/ESA/CSA/STScI/Andrea Luck

除了遙遠的深空天體，韋布望遠鏡還能對太陽系里近處的目標進行觀測。這張看起來顏色有些“怪異”的木星照片，就是韋布望遠鏡在演示追蹤移動天體的能力時拍攝的。

圖中可以清楚地看見木星表面復雜的云帶，以及著名的木星大紅斑。注意，大紅斑變成了大白斑，是因為韋布拍攝的是木星的紅外影像，跟我們肉眼看到的可見光影像不太一樣。

仔細留意觀察木星的左右兩側，能夠看到細細的木星光環。是的，木星也跟土星一樣擁有光環，只不過不像土星光環那樣寬大明亮，很難拍到罷了。

圖中還能看到幾顆木星的天然衛星。左邊最明亮的是木衛二Europa，它還把自己的影子投在了木星表面，就在木星大紅斑的左側。

星系中的塵埃

韋布望遠鏡在中紅外波段拍攝的旋渦星系M74中心部分 | NASA/ESA/CSA/Judy Schmidt

M74，雙魚座中正面朝向我們的旋渦星系，距離地球約3200萬光年，大小與銀河系相當，擁有大約1000億顆恒星。

這是韋布望遠鏡使用中紅外設備拍攝的M74中心局部，不同波長的影像被人為賦予了紅、青、橙等不同的顏色，揭示了這個星系中呈螺旋狀分布的塵埃。

請留意圖片的最中心：星系里幾乎無處不在的塵埃，在恒星最密集的星系中心區域，竟然開了個“天窗”。一定存在某種物理過程，阻止了塵埃在那里形成，又或者把那里的塵埃清空了。

韋布望遠鏡在中紅外波段拍攝的棒旋星系NGC 7496，疊加在哈勃望遠鏡拍攝的可見光圖像之上 | NASA/ESA/CSA/Judy Schmidt

天鶴座中距離我們2400萬光年的NGC 7496，則是一個正對著我們的棒旋星系。

韋布在中紅外波段拍攝的影像（上圖中的紅色），同樣揭示出了這個星系中塵埃的螺旋狀分布。

與M74不同的是，這個星系的中心沒有塵埃“天窗”，反而異常明亮，表明星系中心的超大黑洞與塵埃存在活躍的互動。

韋布望遠鏡在中紅外波段拍攝的旋渦星系IC 533，疊加在可見光圖像之上 | NASA/ESA/CSA/Judy Schmidt

還有水蛇座中距離地球約2.49億光年的旋渦星系IC 533，直徑約7.5萬光年，比銀河系略小。韋布同樣用中紅外設備，觀測了其中螺旋狀的塵埃分布。

對星系中塵埃的細致觀測，將讓我們更好地了解星系中恒星的形成過程，了解星系的結構及其演化歷程。

最遙遠星系

GLASS-z13，讓韋布打破了哈勃最遙遠天體的紀錄 | Naidu et al, P. Oesch, T. Treu, GLASS-JWST, NASA/CSA/ESA/STScI

是的，哈勃望遠鏡此前創下的已知最遙遠天體紀錄，已經被韋布望遠鏡打破了！就是圖中這個放大后也仍然看不出細節的紅點，稱為GLASS-z13。

這里的z代表宇宙學紅移，是天文學家用來描述遙遠天體離我們有多遠的一個重要指標。紅移越大，天體離我們越遠，也意味著它在時間上越久遠。

GLASS-z13的紅移大約是12.3，意味著光從那里出發時，宇宙的大小只有今天的1/13.3那么大。當時它離我們這個位置大約25億光年，隨著宇宙不斷膨脹，今天它離我們已經有330億光年了。

它發出的光花了134億年才傳到地球——換句話說，我們看到的這個天體，存在于宇宙誕生僅3.5億年之時。

而此前由哈勃望遠鏡發現的最遙遠天體，GN-z11，存在于宇宙誕生約4億年時。韋布把這一紀錄向前推進了1億年！

沒過多久，這個新紀錄就又被韋布自己給打破了。

韋布拍攝的CEERS-93316，紅移達到16.7 | Donnan et al, NASA/CSA/ESA/STScI

上面這個同樣看不出細節的紅點，稱為CEERS-93316，紅移達到16.7。換句話說，我們看到的這點微光，存在于宇宙誕生僅2.3億年之時。

GLASS-z13保持了不到一天的紀錄，又被韋布向前推進了超過1億年！

當時天文學家的心情，用下面這幅梗圖來描繪，再恰當不過了。

沒有最遠，只有更遠 | 圖源網絡

你以為這就到頭了？ 怎么可能……

盡管仍有爭議，但隨著韋布望遠鏡火力全開，在認證最遙遠天體這條路上，天文學家已經奔著紅移20絕塵而去了。

連梗圖都快要不夠用了…… | 圖源網絡

管中窺宇宙

韋布望遠鏡在近紅外波段拍攝的球狀星團M92外圍 | NASA/ESA/CSA/Judy Schmidt

這是武仙座中距離地球2.67萬光年的球狀星團M92，由韋布望遠鏡使用多個濾鏡拍攝，不過只拍了星團東西兩側的外圍。

它算是北半球夜空中比較明亮的球狀星團了，可惜離武仙座大球狀星團M13太近，經常被天文愛好者忽視。

“沃爾夫-隆達馬克-梅洛帝”附近天區|NASA / ESA / CSA / Daniel R. Weisz (PI)/Kevin M. Gill

這是鯨魚座中名為“沃爾夫-隆達馬克-梅洛帝”的一個不規則矮星系附近的星族，由韋布望遠鏡的中紅外相機拍攝。諸多星系散布在這些恒星之間，形態各異。

北斗七星斗柄附近天區 | NASA/STScI/CEERS/TACC/S. Finkelstein/M. Bagley/Z. Levay

這是北斗七星斗柄附近的天區，由韋布望遠鏡的近紅外相機拍攝的690張單幀圖像疊加拼接而成，覆蓋的天區面積是韋布公布的首張深場照片的8倍。

一些存在于宇宙早期的復雜星系被標注并放大顯示，可以想像一下這幅圖片原圖的全貌。

……

韋布望遠鏡不斷流出的這些科學圖像，向我們展示了一個前所未見的全新宇宙。

相信我，這真的只是個開始。

請持續關注果殼，別錯過韋布眼中所見最美的太空奇景。

作者：Steed

編輯：Steed

封面圖來源：NASA/ESA/CSA/STScI

一個AI

韋布望遠鏡的問題，不是超支太多，也不是被砸，而是拍圖太快，后期高手都來不及處理出圖了……

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