又被稱為“宇宙之窗”、可觀測遙遠(yuǎn)宇宙的新型“詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡”已開始全面運(yùn)行。這張由美國總統(tǒng)拜登在新聞發(fā)布會(huì)上發(fā)布的圖像，捕捉到了人類從未見過的生動(dòng)的宇宙面貌。

詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的主鏡

遙遠(yuǎn)星系團(tuán)“SMACS 0723”

以星團(tuán) SMACS 0723 為中心顯示了數(shù)千個(gè)星系

第一張發(fā)布的圖像是圍繞一個(gè)名為“SMACS 0723”的星系團(tuán)拍攝的，該星系團(tuán)位于大約 40 億光年外。它捕獲了一個(gè)適合長時(shí)間觀察遙遠(yuǎn)物體的區(qū)域，揭示了數(shù)千個(gè)星系。您還可以看到“引力透鏡效應(yīng)”，其中空間被星系團(tuán)的引力扭曲，背景中的星系光似乎彎曲和拉伸。如果把圖像放大，可以看到更精細(xì)的星系，專家表示可以感受到望遠(yuǎn)鏡的高性能。

“南環(huán)星云”捕捉到“一顆恒星的死亡”

南環(huán)星云 近紅外（左）和中紅外（右）成像

下一個(gè)，也被稱為“南環(huán)星云”，是一幅色彩鮮艷的美麗圖像，但它實(shí)際上捕捉到了“一顆恒星的死亡”。右圖和左圖都是由詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的，光的波長略有不同。在右圖中，您可以清楚地看到南環(huán)星云中心的兩顆恒星。其中，微紅色的恒星原本是特征與太陽相似的恒星，恒星在生命即將結(jié)束前散發(fā)出的氣體和塵埃正在發(fā)光，呈環(huán)狀。人們認(rèn)為在太陽上也會(huì)發(fā)生類似的現(xiàn)象，據(jù)說它的剩余壽命約為50億年。

“船底座星云”，“星星誕生”的地方

船底座星云

另一方面，這里是“船底座星云”的圖像，它看起來像漂浮在夜空中的“山脈”，也被稱為“宇宙懸崖”。詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的相機(jī)捕捉到了稠密的氣體和塵埃的細(xì)節(jié)，以及在其中誕生的發(fā)光的年輕恒星，展示了恒星是如何誕生的，圖像生動(dòng)。

比哈勃太空望遠(yuǎn)鏡更清晰

左圖由哈勃太空望遠(yuǎn)鏡拍攝 詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡拍攝

這兩張照片幾乎是在同一地點(diǎn)拍攝的，但左圖來自哈勃太空望遠(yuǎn)鏡，右圖來自詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡?！肮胀h(yuǎn)鏡”的形象在當(dāng)時(shí)也以驚人的清晰形象對(duì)大眾產(chǎn)生了影響，但“詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡”的形象卻比這更清晰。輪廓和形狀清晰可見，仿佛迷霧散去，即使在塵埃中，我們也能看到許多哈勃太空望遠(yuǎn)鏡無法看到的新生恒星。

進(jìn)化星系“斯特凡的五胞胎”

斯蒂芬的五重奏形象

也稱為“斯蒂芬的五胞胎”，這是一張近距離看到的五個(gè)星系的圖像。星系被它們的引力相互吸引并試圖合并。現(xiàn)在已知星系會(huì)反復(fù)合并并演化成巨大的星系，對(duì)這些天體的研究進(jìn)展有望更好地了解銀河系的形成。

搜索“可以存在生命的行星”

“WASP-96b”行星大氣觀測數(shù)據(jù)插圖

第五張圖像不是天體圖像，而是通過觀察一顆像太陽一樣閃耀的恒星周圍的行星大氣獲得的數(shù)據(jù)。據(jù)說太陽系外的一顆名為“WASP-96b”的行星已經(jīng)捕獲了表明其大氣中存在水的信號(hào)。通過這樣的分析，尋找可以存在生命的行星也是這臺(tái)太空望遠(yuǎn)鏡的主要作用。

有什么新發(fā)現(xiàn)嗎？

我們剛剛開始全面的觀測，所以從現(xiàn)在開始研究和分析，所以“發(fā)現(xiàn)”還在后面，但NASA已經(jīng)公布了額外的觀測結(jié)果，說有“重大發(fā)現(xiàn)的跡象”。

SMACS 0723 圖像中 131 億年前星系的觀測數(shù)據(jù)

SMACS 0723 圖像顯示一個(gè)小的紅色物體。這種銀河光是在大約 131 億年前，即宇宙誕生后 7 億年發(fā)出的。通過對(duì)這種光的詳細(xì)分析，我們能夠檢測到表明存在氧、氫和氖的信號(hào)。專家表示，通過進(jìn)一步推進(jìn)此類觀測，有可能闡明早期宇宙中的星系是由哪些元素構(gòu)成的。

NASA 發(fā)布的對(duì) Stefan Quintet 星系之一進(jìn)行分析的圖像

“史蒂芬五胞胎”的形象中還有一個(gè)“大發(fā)現(xiàn)的跡象”。仔細(xì)觀察斯蒂芬五胞胎圖像右上角的星系，可以發(fā)現(xiàn)位于星系明亮中心的超大質(zhì)量黑洞已經(jīng)變成了由一種叫做硅酸鹽的材料制成的細(xì)小塵埃粒子，原來它被包裹住了。對(duì)于第一次觀察已經(jīng)獲得了有價(jià)值的數(shù)據(jù)，專家們表示，他們有一種感覺，這將導(dǎo)致一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)，他們正在提高對(duì)未來的期望。

什么是詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡？

詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡圖片

“詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡”主要由美國宇航局研制，作為“哈勃太空望遠(yuǎn)鏡”的繼任者，在天文學(xué)上留下了巨大的成就，是一項(xiàng)重大的科學(xué)工程。它以美國宇航局的第二任管理員和阿波羅計(jì)劃的負(fù)責(zé)人詹姆斯韋伯的名字命名。去年發(fā)射升空，觀測準(zhǔn)備工作正在進(jìn)行中。

2021 年 12 月 25 日從法屬圭亞那發(fā)射

“詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡”有一個(gè)直徑約6.5米的大型反射鏡，還配備了一個(gè)五層的大銀幕，稱為“遮陽板”，可以阻擋太陽和地球的光和熱。

地球和月球、哈勃太空望遠(yuǎn)鏡和詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡之間的位置關(guān)系

在距離地球 150 萬公里的軌道上，望遠(yuǎn)鏡始終指向與太陽相反的方向，以觀察遙遠(yuǎn)的天體。

該望遠(yuǎn)鏡的靈敏度高于哈勃太空望遠(yuǎn)鏡，據(jù)說可以觀測遙遠(yuǎn)而微弱的物體。在太空中觀察遙遠(yuǎn)的天體，就是觀察過去發(fā)出的光，這樣我們就可以捕捉到宇宙過去的樣子，從而了解宇宙的早期樣子。

我們?nèi)绾斡^察遙遠(yuǎn)的宇宙？

網(wǎng)絡(luò)紅外熱像儀 NIRCam 的核心

機(jī)載紅外相機(jī)支持對(duì)遙遠(yuǎn)宇宙的觀察。由于宇宙正在膨脹，遙遠(yuǎn)星系發(fā)出的光的波長被拉長，并且大部分在到達(dá)地球之前處于紅外線中。出于這個(gè)原因，使用紅外光觀察宇宙開始后不久誕生的恒星和星系的光是很重要的。由于“哈勃太空望遠(yuǎn)鏡”主要是在可見光下觀測，所以對(duì)遙遠(yuǎn)宇宙的觀測是有限度的。據(jù)說“詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡”能夠觀測到135億年前天體發(fā)出的光，超出了“哈勃太空望遠(yuǎn)鏡”的極限。宇宙誕生僅3億年后，應(yīng)該是人類從未見過的宇宙早期階段。

立志成為“第一明星”

詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)的最大成就是發(fā)現(xiàn)了第一代恒星，第一顆恒星，它誕生于宇宙開始后不久。宇宙誕生后第一顆恒星是什么樣子的問題，是一個(gè)與宇宙誕生相關(guān)的大謎團(tuán)。據(jù)說這將是天文學(xué)史上的一項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)，因?yàn)槿绻覀兡苡^察到它是由什么元素構(gòu)成的，它有多大，這將是人類了解宇宙的一大線索。還有，即使我們不能到達(dá)“第一顆恒星”，如果我們能觀察到早期的星系和恒星，那將是一個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)。

日本人參與了這個(gè)項(xiàng)目

亞利桑那大學(xué) Eiichi Egami 教授

日本研究人員在紅外熱像儀開發(fā)團(tuán)隊(duì)中發(fā)揮著重要作用。美國亞利桑那大學(xué)教授 Eiichi Egami 是研發(fā)名為“NIRCam”的紅外相機(jī)的團(tuán)隊(duì)成員之一。江上教授參與該項(xiàng)目約10年，反復(fù)對(duì)觀測設(shè)備進(jìn)行地面測試直至發(fā)射，并確認(rèn)發(fā)射后設(shè)備在太空中正常工作。

（江上教授）“當(dāng)我看到發(fā)布的第一張圖片時(shí)，感覺就像在見證一個(gè)歷史性的時(shí)刻。我對(duì)遙遠(yuǎn)星系的高質(zhì)量數(shù)據(jù)感到特別震驚。我希望通過捕捉紅外光，我們將能夠看到全新的事物，將會(huì)有一系列的發(fā)現(xiàn)將極大地改變天文學(xué)的狀態(tài)和人類對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)。”

也有許多研究人員參與了未來的觀察。“詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡”本應(yīng)對(duì)公開募股選定的研究項(xiàng)目進(jìn)行觀測，日本研究人員提出的觀測項(xiàng)目已被采用。

Yuichi Harikane，東京大學(xué)宇宙射線研究所助理教授

東京大學(xué)宇宙射線研究所助理教授 Yuichi Harikane 用地面望遠(yuǎn)鏡捕捉到了可能從 134.8 億年前的一個(gè)星系發(fā)出的光。我要檢查一下這是否真的是時(shí)代之光。如果得到證實(shí)，我們已經(jīng)捕捉到了此時(shí)最古老星系的光芒。

（Harkin 助理教授）“詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡可以清晰準(zhǔn)確地看到微弱的天體，它的表現(xiàn)已經(jīng)超出預(yù)期，我覺得天文學(xué)的新時(shí)代已經(jīng)到來。這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)開啟?！?通過充分利用的，我們將發(fā)現(xiàn)宇宙誕生以來最早的星系，星系是如何誕生的，它們在宇宙中是如何演化的，以及現(xiàn)在的宇宙，包括我們的銀河系。我想更接近它是否與

“詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡”也被稱為“宇宙之窗”，預(yù)計(jì)將產(chǎn)生無法想象的偉大發(fā)現(xiàn)。