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韦布望远镜被流星砸了?是的,但没坏,还上了新图!

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简介韦布望远镜出新图了!就在1个月前,为了演示这台红外太空望远镜在不同科学目标上卓越的观测性能,顺便证明这将近100亿美元花得够值,官方一下子公布了好几幅韦布拍摄的科学图像,向人类展示了一个前所未见的全新 ...

原标题:韦布望远镜被流星砸了?是韦布望远的,但没坏,镜被还上了新图!流星

韦布望远镜出新图了!但没

就在1个月前,坏还为了演示这台红外太空望远镜在不同科学目标上卓越的上新观测性能, 顺便证明这将近100亿美元花得够值,韦布望远官方一下子公布了好几幅韦布拍摄的镜被科学图像,向人类展示了一个前所未见的流星全新宇宙(参见 《宇宙级“买家秀”,就问你百亿美元值不值?》 )。但没

而这一回,坏还官方正式发布的上新图像只有一个目标天体,那就是韦布望远——

车轮星系PGC 2248

韦布望远镜拍摄的车轮星系,由近红外相机和中红外设备拍摄的镜被影像合成 | NASA/ESA/CSA/STScI

车轮星系距离地球约5亿光年,位于南天的流星玉夫座(Sculptor)中,因为 形似老式马车的车轮而得名。

科学家认为,在很久很久以前,车轮星系是一个普通的大型旋涡星系,跟我们所在的银河系相似。大约4亿年前,它与另一个在这张图片中看不到的小星系 发生了高速碰撞。这一事件改变了车轮星系的形状和结构,让它变成了今天我们看到的这副模样。

车轮星系中形成了两个环状结构:一个明亮的内环围绕着星系中心,另一个色彩丰富的外环则框住了整个星系。这两个环从碰撞中心向外扩展,就像池塘里扔进一块石头后引发的涟漪。

由于存在这些独特的特征,天文学家将它归类为“ 环状星系”,这一星系类型要比银河系这样的旋涡星系罕见得多。

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韦布望远镜用近红外相机拍摄的车轮星系| NASA/ESA/CSA/STScI

然而,尽管发生了星系碰撞,大型旋涡星系的大部分特征却得以保留,包括它的旋臂。它们在内环和外环之间构成了“辐条”,使得整个星系看起来更像老式马车的车轮了。

在近红外和中红外合成的第一幅图像中,旋臂被展示为 亮红色。同样的亮红色调不仅出现在整个车轮星系之中,还出现在左上方那个稍小一些的旋涡星系之中。

这种颜色 标明了星系中富含碳氢化合物的尘埃,由韦布望远镜的中红外设备拍摄。

韦布望远镜用中红外设备拍摄的车轮星系 | NASA/ESA/CSA/STScI

同一个目标,哈勃望远镜早在27年前就进行过观测。但韦布望远镜利用自己强大的红外线观测能力,揭示了这个星系结构中大量前所未见的细节。

红外线,本质上是热辐射,能够穿透尘埃云,让韦布 看清哈勃望远镜无法看透的空间区域

韦布公布的最新图像,不仅分辨出了车轮星系外环上恒星形成区域内的单颗恒星,还展示了星系中央超大质量黑洞周边非常年轻的恒星群,揭示了有关恒星形成和中央黑洞的新细节。

比如,随着外环向外扩张,它将环绕星系的尘埃和气体向外推,从而引发了恒星的形成。新恒星诞生的区域在近红外图像中显示为小蓝点,分散在整个星系,但在外环中特别集中。

韦布望远镜拍摄的图像提供了一个全新的视角,让我们看到了车轮星系数十亿年来的变化。

哈勃望远镜与韦布望远镜拍摄的车轮星系对比 | NASA/ESA/CSA/STScI/Mark McCaughrean

从上面这张两代太空望远镜的对比图中,能够看到时隔短短27年,虽然车轮星系本身没有明显变化,但恰好出现在车轮星系前方的银河系内恒星(红框内)却明显移动了一小段距离。

而更明显的差异,则是韦布望远镜能够透过车轮星系,看到它背后的许多更遥远的星系。

这极大地 拓展了人类遥望宇宙的能力

“韦布不是挂掉了吗?”

就在韦布望远镜公布首批彩图后不久,一则传言开始在社交媒体上流传,大意是——韦布望远镜多次遭受微流星体撞击,已造成不可逆破坏。

这则传言的遣词和行文,无不引人猜疑: 是不是刚拍完第一批图片,价值100亿美元的韦布望远镜就被砸到报废了?

事实上,韦布望远镜 被微流星体高速撞击,是真的,而且还不止一次。截止到首批科学图片发布之日,韦布共遭受到至少19次撞击。

其中,被描述为“已造成不可逆破坏”的那次撞击,发生于5月22日-24日之间,在韦布望远镜金光闪闪的18块主镜片中的一块上,砸出一个明显的凹痕。

韦布望远镜主镜片的对齐情况,左为几年前在地面实验室测得的理想状态,右为6月21日在太空实测的状况,右下那块主镜片上可见明显凹痕 | NASA/STScI

看起来很严重? 确实。但实际上, 大型望远镜远没有普通人想像的那么脆弱

举个其他望远镜的例子好了。

麦克唐纳天文台口径107英寸的望远镜 | 麦克唐纳天文台

美国得克萨斯州的麦克唐纳天文台,有一台口径107英寸(约2.7米)的望远镜。

1970年2月5日,一名入职不久的新员工喝醉了酒,带了把手枪进入天文台,朝着望远镜主镜 连开7枪。发现没能击碎主镜,他又拎了把锤子爬进望远镜,对着主镜 咣咣开砸

如此蓄意破坏,这台望远镜大概是彻底被毁了吧?当年办这个案子的警长也是这么认为的。

但事实上,并没有。

107英寸望远镜主镜上留下的弹孔和被锤子砸崩了的凹坑,摄于2019年主镜被拆下来重新镀膜之时 | JJ Hermes

尽管主镜上多了7个弹孔,还有一大片被锤子砸崩了的凹坑,但这台望远镜第二晚就继续投入了观测,拍到了截至当时它拍过的最好一批照片。

这些破坏对望远镜的影响,仅限于集光能力下降1%,相当于有效口径从107英寸降到了106英寸,并引入了极少量的衍射。

根据麦克唐纳天文台在1970年2月10日发布的通报, 所有类型的天文观测都不会受到这一悲剧的影响

这台望远镜后来更名为哈兰·史密斯望远镜, 至今仍在使用。它以“亲身经历”告诉我们,大型天文望远镜并没有那么脆弱。

哈兰·史密斯望远镜主镜上的弹孔细节,其他白点是主镜反光镀膜起泡的结果,重新镀膜即可修复 | JJ Hermes

回到韦布空间望远镜。尽管主镜之一受到微流星体的撞击而变形,对成像产生了可以检测的微弱影响,但对于一台敞开式设计的空间望远镜来说,这些的撞击原本就无可避免,在设计之初就已经被考虑在内,并准备好了相应的预案。

据韦布团队6月8日发布的一篇博文,他们对受到影响的主镜片进行了微调,成功抵消了一部分成像失真。目前韦布的成像质量仍远远超过预期,完全有能力完成给它设计的科学任务。

被微流星体撞到的主镜片,就是箭头所指的这块,编号C3 | NASA

总而言之,被微流星体砸中不假,但 韦布望远镜离“挂掉”还有很远。

不断流出的韦布“生图”

“光荣负伤”的韦布望远镜,目前已经展开了它繁忙的科学观测任务。得益于部分项目的公开透明,韦布的一些观测原始数据会即时公开并提供下载。

经过天文影像高手的妙手后期之后,我们得以在官方发布的图片之外,一窥韦布望远镜眼中更多精彩纷呈的宇宙美景。

晨星Earendel

韦布望远镜观测了晨星Earendel—— 人类已知最遥远的恒星

韦布望远镜对人类已知最遥远的恒星进行了观测 | NASA/ESA/CSA/STScI/CosmicSprngJWST

不,不是图中光芒万丈的那颗,那只是我们银河系内一颗不值一提的前景恒星。

点开图片放大看,你会在右下方找到一条不起眼的弧线。而在这条弧线之上,又有几个不起眼的亮点,其中最不起眼的那个(下图箭头所指),才是此次观测的真正目标。

上图局部放大,箭头所指即为晨星Earendel | NASA/ESA/CSA/STScI/CosmicSprngJWST

这是哈勃望远镜今年3月30日宣布发现的人类已知最遥远恒星,编号WHL0137-LS,后来以古英语中代表晨星的Earendel命名。

我们看见的这点微光,是那颗恒星在宇宙大爆炸后大约9亿年时发出的光亮, 花了129亿年的时间才传到地球。随着宇宙持续不断地膨胀,它所在的位置今天离我们已经有280亿光年了。

当然,这颗恒星肯定撑不到现在。它的质量大约是太阳的50-100倍,寿命最多也就区区几百万年。

尽管它的光度是太阳的上百万倍,但我们之所以能观测到它,并不是因为它自身够亮,而是因为它的“站位”恰到好处,刚好 图片中央星系团的 引力透镜增亮了成千上万倍

晨星所在的那条弧线,也因为晨星的发现而被命名为 日出之弧(Sunrise Arc)。实际上,它 是这颗恒星所在的星系,同样被引力透镜扭曲成了这副模样。至于弧线上晨星两侧更亮的那些亮点,则是被引力透镜放大的星团,并非单颗恒星。

随着韦布望远镜火力全开,估计哈勃创下的最遥远恒星这个记录,也保持不了太久了吧……

木星

韦布望远镜在红外波段拍摄的木星 | NASA/ESA/CSA/STScI/Andrea Luck

除了遥远的深空天体,韦布望远镜还能对太阳系里近处的目标进行观测。这张看起来颜色有些“怪异”的木星照片,就是韦布望远镜在演示 追踪移动天体的能力时拍摄的。

图中可以清楚地看见木星表面复杂的云带,以及著名的 木星大红斑。注意,大红斑变成了大白斑,是因为韦布拍摄的是木星的红外影像,跟我们肉眼看到的可见光影像不太一样。

仔细留意观察木星的左右两侧,能够看到细细的 木星光环。是的,木星也跟土星一样拥有光环,只不过不像土星光环那样宽大明亮,很难拍到罢了。

图中还能看到几颗木星的天然卫星。左边最明亮的是 木卫二Europa,它还把自己的 影子投在了木星表面,就在木星大红斑的左侧。

星系中的尘埃

韦布望远镜在中红外波段拍摄的旋涡星系M74中心部分 | NASA/ESA/CSA/Judy Schmidt

M74,双鱼座中正面朝向我们的旋涡星系,距离地球约3200万光年,大小与银河系相当,拥有大约1000亿颗恒星。

这是韦布望远镜使用中红外设备拍摄的M74中心局部,不同波长的影像被人为赋予了红、青、橙等不同的颜色,揭示了这个星系中呈 螺旋状分布的尘埃

请留意图片的最中心:星系里几乎无处不在的尘埃,在恒星最密集的星系中心区域,竟然开了个“天窗”。一定存在某种物理过程,阻止了尘埃在那里形成,又或者把那里的尘埃清空了。

韦布望远镜在中红外波段拍摄的棒旋星系NGC 7496,叠加在哈勃望远镜拍摄的可见光图像之上 | NASA/ESA/CSA/Judy Schmidt

天鹤座中距离我们2400万光年的NGC 7496,则是一个正对着我们的棒旋星系。

韦布在中红外波段拍摄的影像(上图中的红色),同样揭示出了这个星系中尘埃的螺旋状分布。

与M74不同的是,这个星系的中心没有尘埃“天窗”,反而异常明亮,表明星系中心的超大黑洞与尘埃存在 活跃的互动

韦布望远镜在中红外波段拍摄的旋涡星系IC 533,叠加在可见光图像之上 | NASA/ESA/CSA/Judy Schmidt

还有水蛇座中距离地球约2.49亿光年的旋涡星系IC 533,直径约7.5万光年,比银河系略小。韦布同样用中红外设备,观测了其中螺旋状的尘埃分布。

对星系中尘埃的细致观测,将让我们更好地了解星系中恒星的形成过程,了解星系的结构及其演化历程。

最遥远星系

GLASS-z13,让韦布打破了哈勃最遥远天体的纪录 | Naidu et al, P. Oesch, T. Treu, GLASS-JWST, NASA/CSA/ESA/STScI

是的,哈勃望远镜此前创下的已知最遥远天体纪录,已经被韦布望远镜打破了!就是图中这个放大后也仍然看不出细节的红点,称为 GLASS-z13

这里的 z代表宇宙学红移,是天文学家用来 描述遥远天体离我们有多远的一个重要指标。红移越大,天体离我们越远,也意味着它在时间上越久远。

GLASS-z13的红移大约是12.3,意味着光从那里出发时,宇宙的大小只有今天的1/13.3那么大。当时它离我们这个位置大约25亿光年,随着宇宙不断膨胀, 今天它离我们已经有330亿光年了

它发出的光 花了134亿年才传到地球——换句话说,我们看到的这个天体, 存在于宇宙诞生仅3.5亿年之时

而此前由哈勃望远镜发现的最遥远天体,GN-z11,存在于宇宙诞生约4亿年时。韦布把这一纪录向前推进了1亿年!

没过多久,这个新纪录就又被韦布自己给打破了。

韦布拍摄的CEERS-93316,红移达到16.7 | Donnan et al, NASA/CSA/ESA/STScI

上面这个同样看不出细节的红点,称为 CEERS-93316,红移达到16.7。换句话说,我们看到的这点微光, 存在于宇宙诞生仅2.3亿年之时

GLASS-z13保持了不到一天的纪录,又被韦布向前推进了超过1亿年!

当时天文学家的心情,用下面这幅梗图来描绘,再恰当不过了。

没有最远,只有更远 | 图源网络

你以为这就到头了? 怎么可能……

尽管仍有争议,但随着韦布望远镜火力全开,在认证最遥远天体这条路上,天文学家已经奔着红移20绝尘而去了。

连梗图都快要不够用了…… | 图源网络

管中窥宇宙

韦布望远镜在近红外波段拍摄的球状星团M92外围 | NASA/ESA/CSA/Judy Schmidt

这是武仙座中距离地球2.67万光年的球状星团M92,由韦布望远镜使用多个滤镜拍摄,不过只拍了星团东西两侧的外围。

它算是北半球夜空中比较明亮的球状星团了,可惜离武仙座大球状星团M13太近,经常被天文爱好者忽视。

“沃尔夫-隆达马克-梅洛帝”附近天区|NASA / ESA / CSA / Daniel R. Weisz (PI)/Kevin M. Gill

这是鲸鱼座中名为“沃尔夫-隆达马克-梅洛帝”的一个不规则矮星系附近的星族,由韦布望远镜的中红外相机拍摄。诸多星系散布在这些恒星之间,形态各异。

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

这是北斗七星斗柄附近的天区,由韦布望远镜的近红外相机拍摄的690张单帧图像叠加拼接而成,覆盖的天区面积是韦布公布的首张深场照片的8倍。

一些存在于宇宙早期的复杂星系被标注并放大显示,可以想像一下这幅图片原图的全貌。

……

韦布望远镜不断流出的这些科学图像,向我们展示了一个前所未见的全新宇宙。

相信我,这 真的只是个开始

请持续关注果壳,别错过韦布眼中所见最美的太空奇景。

作者:Steed

编辑:Steed

封面图来源:NASA/ESA/CSA/STScI

一个AI

韦布望远镜的问题,不是超支太多,也不是被砸,而是拍图太快,后期高手都来不及处理出图了……

如有需要请联系sns@guokr.com

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