詹姆斯·韦伯太空望远镜的第一张照片以全新的视角展现了宇宙

这个故事已更新，包含现已发布的第一张图片。它最初于 2022 年 7 月 11 日下午 4:36 发布。

时间旅行经常被描述为一种超能力或虚构的遥远未来的现象。但对于詹姆斯·韦伯太空望远镜来说，时间旅行是它的目的之一。

詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 的建造是为了观察从未见过的时空——135 亿多年前最早的恒星和星系形成时的情景。作为 NASA 历史上最大、最强大的太空望远镜，它与欧洲航天局和加拿大航天局合作设计，于 2021 年 12 月发射，标志着 17 年建设过程的结束，以及长达十年的宇宙深处之旅的开始。经过六个月的太空调试后，望远镜红外摄像机拍摄的首批全彩图像于今晚在白宫新闻发布会上公布。

最终产品是 12.5 小时内以各种红外波长拍摄的图像的合成图。据 NASA 页面介绍，SMACS 0723 星系团位于星系团中心，它提供了前后恒星的“深空视野”。实现这一目标的现象称为引力透镜，并已用于探测其他主要天体，如超新星和流氓黑洞。SMACS 0723 距离银河系非常遥远，我们看到的图像大约拍摄于 46 亿年前。

上周晚些时候，NASA 公布了该望远镜的主要观测目标清单。其中包括距离我们近 7,600 光年的船底座星云，那里有比太阳大几倍的恒星；南环星云，它是围绕一颗垂死恒星不断膨胀的气体云，直径约为半光年；以及距离我们 2.9 亿光年的斯蒂芬五重星云，它构成了飞马座的一个致密星系群。

“令人疯狂的是，这只是我们将要研究的更深层次研究领域的开胃菜，”詹姆斯·韦伯太空望远镜项目的跨学科科学家海蒂·哈默尔 (Heidi Hammel) 说道。过去 20 年来，她一直与 NASA 团队合作，确保望远镜的设计和建造能够随着时间的推移满足研究人员深入研究宇宙及其历史所需的标准。

能够对 SMACS 0723 等宇宙中尚未探索的部分进行成像仅仅是一个起点。“弄清楚我们开始时遇到的问题只是我们将要了解的故事的一半，”哈默尔说。“我们对要做的事情有一个想法，一旦我们开始收集数据，我们就会有更多的问题，因为我们将达到新的界限和新的前沿。”

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今天公布的科学级照片并非只是为了取悦大众。正如哈默尔所解释的那样，詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的图像将提供更准确、更有意义的数据，可用于指导未来的天文研究。它们远远超出了“工程级照片”，正如哈默尔所解释的那样，后者的曝光时间非常短，可以显示光的干扰。由于这些照片旨在为地球上的设计决策提供信息，因此科学家并不担心对特征进行微调。但对于精心挑选的宇宙图像，“所有这些特征都很重要”，哈默尔说。“我们已经仔细校准了相机和光谱仪，我们清楚并确信这些信息都来自外太空，而不仅仅是相机。”

该望远镜使用四种先进的设备来捕捉图像：近红外相机、近红外光谱仪、中红外仪器以及带有精细制导传感器的近红外成像仪和无缝光谱仪。所有这些技术都使詹姆斯·韦伯太空望远镜能够对红外光进行成像，并更深入地观察太空及其时间线。（美国宇航局的哈勃望远镜于 1990 年发射，是当时最大的望远镜之一，它拍摄了迄今为止最深的太空照片，捕捉到了大爆炸 6 亿年后形成的星系。）

哈默尔表示，詹姆斯·韦伯太空望远镜团队设计了 10 项新技术来使该望远镜正常工作。例如，由于太空中的极端温度，敏感的成像设备需要特定的热调节系统才能工作。承接这项挑战的 Genesis Engineering 公司总裁兼 GEO 罗伯特·拉什福德 (Robert Rashford) 表示，詹姆斯·韦伯太空望远镜的研制工作非常独特。

“这是第一台这样设计的望远镜，”拉什福德说。“遮阳罩上方的任何东西都是低温的，所以我们必须想出一个更平衡的方法来保持物体在需要运行时的温度，这样性能就不会受到任何影响。”

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捕捉新波长的光是另一个挑战。在地球上，“光速”这个短语在描述快速的事物时是有意义的。我们以每秒 186,00 英里的速度看到光，所以感​​觉它是瞬间发生的。但在太空中，距离如此之远，“光速”更加明显。由于光需要时间才能穿越太空，因此来自宇宙黎明的光必须传播非常长的距离才能被我们的望远镜看到。例如，来自太阳的光需要 8 分 20 秒才能到达我们的眼睛。如果太阳爆炸了，我们只有在听两遍经典披头士歌曲“Come Together”之后才会发现。

此外，由于宇宙在膨胀，光的波长也在膨胀。恒星的诞生会发出光，随着可见波长的能量向外传播得越来越远，它们会转移到红外光带，而红外光带是人眼无法看到的。但现在韦伯可以 捕捉这些波长，天文学家将能够观察到一些最古老、最遥远的时代发出的光，恒星和星系就是从那时诞生的。今天发布的图像是詹姆斯·韦伯太空望远镜能够完成的早期示例，以及使用这台望远镜观察太空就像回顾过去一样。

“韦伯望远镜的设计初衷是探测哈勃望远镜无法到达的地方，”哈默尔说，“韦伯望远镜灵敏度更高，可以探测到红外波段，这样远处的物体就更容易被看到。”

这并不是说哈勃望远镜不再有用。不同的望远镜可以让科学家观察到不同波长的光，因此当詹姆斯·韦伯太空望远镜将目光投向观测空间的外围时，哈勃望远镜可以继续开展诸如“紫外年轻恒星遗产图书馆”等项目，作为观察恒星形成的基本标准。

“一架望远镜无法容纳所有的知识，”哈默尔说。“重要的是不要以为有了韦伯望远镜，我们就大功告成了。我们已经知道韦伯望远镜无法解决的问题——但此时此刻，打开这扇全新的红外窗口已经令人兴奋不已。”

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对于哈默尔来说，这些新图像反映的不仅仅是她和其他许多参与詹姆斯韦伯太空望远镜创建和运营的人一生的工作成果。她认为这是全球深度合作的结果：目前已有 300 多所大学和组织以及 14 个国家为该项目做出了贡献。她说，尽管这些图像的科学意义可能不是每个人都能立即意识到的，但它有可能改变我们对宇宙的理解。

“世界各地的人们齐心协力，共同打造出让人类进一步探索宇宙的奇迹，”哈默尔说道。“这是我们作为一个物种如何共同努力完成伟大而美妙的事情的典范——我们现在的生活中需要这样的积极事物和榜样。”

美国宇航局将于明天美国东部时间上午 10:30 后分享其余图片。点击此处观看直播。