“一粒沙”中的星系團(tuán)——詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡拍到了什么？

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(yuǎn)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(yuǎn)、最清晰的宇宙紅外圖像。

這是7月11日在美國華盛頓白宮的報告會上展示的詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡拍攝的照片之一。新華社發(fā)（美國航天局供圖）

“如果你把一粒沙放在一臂遠(yuǎn)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?！泵绹教炀志珠L比爾·納爾遜11日在介紹韋布空間望遠(yuǎn)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(yuǎn)鏡看這片宇宙區(qū)域，相當(dāng)于我們看指尖上的一粒沙。

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

圖像上有一部分是來自“宇宙大爆炸”不久后的光，也就是130多億年前。美國航天局表示，“SMACS 0723”星系團(tuán)的總質(zhì)量使其可以產(chǎn)生“引力透鏡”效應(yīng)，放大了它背后更遙遠(yuǎn)的星系。清華大學(xué)天文系副教授蔡崢曾在談到韋布空間望遠(yuǎn)鏡時說，它現(xiàn)在探測到的有些光是從特別遠(yuǎn)的星系傳過來的，比如130億年前就發(fā)出來的光到現(xiàn)在才被望遠(yuǎn)鏡捕捉到，而當(dāng)時的宇宙還處于嬰兒期，因此人類有望通過望遠(yuǎn)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(yuǎn)鏡的近紅外相機(jī)將遙遠(yuǎn)的星系清晰聚焦，圖像上有以前從未見過的微小結(jié)構(gòu)，包括星團(tuán)和漫射特征等。美國哈佛大學(xué)天文學(xué)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(xì)看圖像細(xì)節(jié)后，才發(fā)現(xiàn)這是非常漂亮的結(jié)果，“完全值得等待”。

經(jīng)過多次推遲，韋布空間望遠(yuǎn)鏡于2021年12月25日從法屬圭亞那庫魯航天中心發(fā)射升空。它目前位于圍繞日地系統(tǒng)第二拉格朗日點的運行軌道，距地球約150萬千米。據(jù)美國航天局介紹，韋布空間望遠(yuǎn)鏡是該機(jī)構(gòu)迄今建造的最大、功能最強(qiáng)的空間望遠(yuǎn)鏡，其主鏡直徑6.5米，由18片巨大六邊形子鏡構(gòu)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(yuǎn)鏡由美國航天局與歐洲航天局、加拿大航天局聯(lián)合研究開發(fā)，被認(rèn)為是哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的“繼任者”。哈勃空間望遠(yuǎn)鏡主要在可見光和紫外波段觀測，而韋布空間望遠(yuǎn)鏡觀測波長范圍是600納米至28.8微米，主要處于紅外波段。

紅外觀測有何優(yōu)勢？

不同于紫外線和可見光，波長較長的紅外線能繞過有些塵埃，可讓望遠(yuǎn)鏡看到隱藏在塵埃云背后的天體。更重要的是紅外觀測有助于科學(xué)家“以更近距離看到萬物起源”。隨著宇宙持續(xù)膨脹，早期發(fā)光天體發(fā)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(dá)近地空間，這種現(xiàn)象稱為“紅移”。紅外望遠(yuǎn)鏡有助于觀察相關(guān)現(xiàn)象。

韋布空間望遠(yuǎn)鏡任務(wù)目標(biāo)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(tǒng)的形成；測定包括太陽系行星系統(tǒng)在內(nèi)的行星系統(tǒng)的物理、化學(xué)性質(zhì)，并研究其他行星系統(tǒng)存在生命的可能性。

剛剛發(fā)布的這張圖像，只是韋布空間望遠(yuǎn)鏡拍攝的首批全彩圖像之一。美國航天局12日還將發(fā)布更多圖像，涉及太陽系外一顆巨大氣態(tài)行星，還有恒星在其中誕生和滅亡的星云等。韋布空間望遠(yuǎn)鏡的觀測將幫助研究人員更深入了解有關(guān)天體的質(zhì)量、年齡、歷史和成分。