科普:“一粒沙”中的星系團——詹姆斯·韋布空間望遠鏡拍到了什麼

2022年07月12日22:13

  新華社北京7月12日電 面對浩瀚無垠的宇宙,人類總是充滿了好奇:宇宙究竟是如何起源的?有沒有地外生命存在?詹姆斯·韋布空間望遠鏡正是帶著這種使命,開啟了它的太空旅程。如今,它拍到了迄今最遙遠、最清晰的宇宙紅外圖像。

  “如果你把一粒沙放在一臂遠的指尖上,這就是你正看到的宇宙的一部分——不過是宇宙中的一個小點。”美國航天局局長比爾·納爾遜11日在介紹韋布空間望遠鏡拍攝的首張全彩宇宙深空圖像時如此比方。也就是說,望遠鏡看這片宇宙區域,相當於我們看指尖上的一粒沙。

  這“一粒沙”中卻包含了一個星系團。美國航天局介紹說,圖像上是“SMACS 0723”星系團,其中包含數千個星系。圖像展現的是該星系團約46億年前的樣子,因為它離我們約46億光年,望遠鏡現在收到的光是它很久以前發出的。

  圖像上有一部分是來自“宇宙大爆炸”不久後的光,也就是130多億年前。美國航天局表示,“SMACS 0723”星系團的總質量使其可以產生“引力透鏡”效應,放大了它背後更遙遠的星系。清華大學天文系副教授蔡崢曾在談到韋布空間望遠鏡時說,它現在探測到的有些光是從特別遠的星系傳過來的,比如130億年前就發出來的光到現在才被望遠鏡捕捉到,而當時的宇宙還處於嬰兒期,因此人類有望通過望遠鏡看到宇宙嬰兒時期的樣子。

  這張圖像讓人類以前所未有的清晰度看到了宇宙中的這個小點。韋布空間望遠鏡的近紅外相機將遙遠的星系清晰聚焦,圖像上有以前從未見過的微小結構,包括星團和漫射特徵等。美國哈佛大學天文學家迪米塔爾·薩塞羅夫說,乍看這張圖像,覺得“我們之前見過這個”,但仔細看圖像細節後,才發現這是非常漂亮的結果,“完全值得等待”。

  經過多次推遲,韋布空間望遠鏡於2021年12月25日從法屬圭亞那庫魯航天中心發射升空。它目前位於圍繞日地系統第二拉格朗日點的運行軌道,距地球約150萬千米。據美國航天局介紹,韋布空間望遠鏡是該機構迄今建造的最大、功能最強的空間望遠鏡,其主鏡直徑6.5米,由18片巨大六邊形子鏡構成,配有5層可展開的遮陽板,總造價約100億美元。

  韋布空間望遠鏡由美國航天局與歐洲航天局、加拿大航天局聯合研究開發,被認為是哈勃空間望遠鏡的“繼任者”。哈勃空間望遠鏡主要在可見光和紫外波段觀測,而韋布空間望遠鏡觀測波長範圍是600納米至28.8微米,主要處於紅外波段。

  紅外觀測有何優勢?不同於紫外線和可見光,波長較長的紅外線能繞過有些塵埃,可讓望遠鏡看到隱藏在塵埃雲背後的天體。更重要的是紅外觀測有助於科學家“以更近距離看到萬物起源”。隨著宇宙持續膨脹,早期發光天體發出的紫外線和可見光朝光譜的紅端移動,最終以紅外線的形式在今天抵達近地空間,這種現象稱為“紅移”。紅外望遠鏡有助於觀察相關現象。

  韋布空間望遠鏡任務目標主要有4個方面:尋找宇宙中誕生的第一批星系;研究星系演化的各階段;觀察恒星及行星系統的形成;測定包括太陽系行星系統在內的行星系統的物理、化學性質,並研究其他行星系統存在生命的可能性。

  剛剛發佈的這張圖像,只是韋布空間望遠鏡拍攝的首批全彩圖像之一。美國航天局12日還將發佈更多圖像,涉及太陽系外一顆巨大氣態行星,還有恒星在其中誕生和滅亡的星雲等。韋布空間望遠鏡的觀測將幫助研究人員更深入瞭解有關天體的質量、年齡、曆史和成分。

(本文來自於新華網)

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