文|科技每日推送
在距離地球約150萬公里外的第二拉格朗日點,有一顆微小的人造物正在回望宇宙誕生之初,第一群恒星的星光。
7月12日,NASA公布了韋伯空間望遠鏡的一系列全彩深空圖像及其光譜數據,這是迄今為止,我們所能觀測到的遙遠宇宙最深、最清晰的紅外圖像。
這是一張距離地球46億光年,位于飛魚星座南部的SMACS 0723星系團的照片。
而它的大小,相當于將你指尖的一粒沙放在一臂遠的地方,所能覆蓋的天空。
僅是在這一張照片中,就有成千上萬個星系。其中,有的星系發出的光芒,甚至來自于130億年前。
據科學家推測,宇宙的誕生距今也僅約137億年。
要探索宇宙起源的秘密,韋伯空間望遠鏡可以說是目前為止最大的殺器。
01 韋伯的第一批照片
北京時間7月12日晚十點半,NASA陸續公布了另外四張韋伯望遠鏡拍攝目標的照片。
SMACS 0723星系團
韋伯所拍攝的SMACS 0723星系團,其清晰度和工作效率更是比起它的前輩——哈勃望遠鏡更勝一籌。
有網友將韋伯與哈勃所拍攝的圖片做成了動圖。相較之下,無論是從細節還是清晰度來說,都形成了更為直觀的對比。
值得注意的是,韋伯拍攝這張照片時,僅僅只用了12.5小時,就曝光合成出了這張彩色圖片。
而哈勃當年完成這一切,卻花了超過10天的時間。
系外行星WASP-96 b(光譜圖)
韋伯對太陽系外這顆又熱又膨脹的行星進行了詳細觀察,揭示了WASP-96 b 大氣中存在顯著的水蒸氣。
而光譜中所記錄的數值波動還反映出行星大氣中含有云和霾的特征。
隨著韋伯首次在系外行星大氣中探測到水,它現在將著手研究數百個其他系統,以了解更多其他行星大氣是由什么組成的。
通過這種辦法,可以判斷行星是否適宜居住,甚至是有無生命跡象。
南環星云
南環星云是一團膨脹的氣體云,它圍繞著一顆垂死的恒星,距離我們大約 2,000 光年。
在這里,韋伯強大的紅外鏡頭將垂死的恒星帶入了全視野,下面這張圖拍攝于近紅外波段。
而在中紅外波段,韋伯得到了下面這張圖片。
更長的波段讓我們清晰地看到,星云的中心有兩顆恒星,而另一顆還沒有走到生命的終點。
而同樣是南環星云,韋伯望遠鏡所拍攝出來的效果遠勝于哈勃望遠鏡。
韋伯可以探索老化恒星排出的塵埃和氣體外殼,而這些恒星有朝一日可能成為新的恒星或行星。
斯蒂芬五重奏星系
對于這一非常緊湊的星系群,韋伯,穿透了圍繞一個星系中心的塵埃罩,揭示了其超大質量黑洞附近氣體的速度和成分。
現在,科學家們可以以前所未有的方式,了解相互作用的星系如何觸發彼此的恒星形成,以及這些星系中的氣體是如何受到干擾的。
船底座星云
通過對船底座星云中“宇宙懸崖”的監測與觀察,韋伯望遠鏡揭示了恒星的形成階段。
作為這一系列中最好看的圖片,還準備了豎版可以仔細觀摩。
在這張船底座星云的圖片中,粉色和紅色的光點是正在誕生或剛剛誕生的恒星。
而韋伯不僅可以看到這些新形成的恒星,還可以觀察研究它們的氣體和塵埃。
值得注意的是,恒星誕生的過程僅僅只持續5萬到10萬年,正是韋伯望遠鏡的靈敏,記錄下了這一過程。
02 25年,100億美元
早在1996年,韋伯望遠鏡就被NASA提上了日程。彼時,NASA給韋伯的預算只有5億美元,預計2007年發射。
但一個又一個的難題不斷出現,致使韋布望遠鏡的發射比原計劃遲了14年,預算超了20倍。
首先,要想回望宇宙的誕生,必須先磨出一面和房屋一般大的鏡子。
第一個問題來了,沒有火箭能裝下那么大的鏡子,鏡子必須被折疊起來。
為了被折疊,鏡子首先必須被分割成由多個鏡片組成的蜂窩陣列。
鏡子由鈹制成,這種材料輕、結實、堅硬,呈粉末狀,有毒,是一種令人頭疼的東西,但也是唯一可行的東西。
同時,鏡片上還要再覆上一層黃金,因為黃金能極好地反射紅外線。
鏡子是造好了,但又多了一個新的問題。
即使被發射到到外太空,地球、月球和太陽仍然會向望遠鏡輻射出太多的熱量,使它無法感知宇宙中最遙遠結構的微弱閃爍。
因此需要在月球、地球和太陽都位于同一個方向的第二拉格朗日點,架設起巨幅遮陽罩。
而遮陽罩既是紅外望遠鏡的唯一希望,也是它的致命弱點。
展開時又要足夠大,重量又不能超出火箭的承重,遮陽罩只能由薄織物組成。
但織物的狀態并不穩定,如果遮陽罩在展開時被鉤破,整個望遠鏡就會變成一坨太空垃圾。
當解決好這個問題之后,已經是2004年之后了。
然而,一個又一個小問題不斷冒出來,就這樣,時間一直拖到了2021年,預算也達到了100億美元,嚴重超過預期。
在韋伯望遠鏡成功抵達群星之前,所有人都提心吊膽。
畢竟,它跟距離地球只有559千米的哈勃望遠鏡不一樣,哈勃如果出了什么問題,宇航員還能乘著載人航天飛船上去維修。
但韋伯不同,韋伯望遠鏡在距離地球有150萬千米的地方,遠遠超出了目前載人航天飛船所能抵達的極限。
要是出了什么問題,這二十多年的努力就全部付諸東流了。
所幸的是,在2021年12月25日成功發射之后,韋伯望遠鏡經過一個多月的旅途終于安全抵達第二拉格朗日點。
此時此刻,歷經坎坷的韋伯望遠鏡正在群星之中探索宇宙誕生的秘密。
總之新的征程已經開啟,宇宙浩瀚無垠,每清晰一點,都是我們向未知星空更一步地靠近。
參考資料:
NASA官網、果殼、Quanta Magazine