绝美!韦布望远镜开工一年,拍了这些宇宙级高清照!

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还记得价值百亿美元的韦布空间望远镜吗?

2022 年 7 月,科学家公布了韦布拍摄的首批彩色照片,就此开启了新一代空间望远镜的科学观测。

如今,一整年过去了,为了庆祝完成第一年的科学运行,韦布团队公布了一张全新的照片。

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蛇夫座ρ星云复合体局部 | NASA,ESA,CSA

这是蛇夫座 ρ 星云复合体中一个小型的恒星形成区域,距离我们地球大约 390 光年,包含了大约 50 颗年轻恒星。这些恒星的质量都与太阳相似或者更小。

图中最黑暗的区域是物质最密集的地方,那里有厚厚的尘埃壳层,仍在形成原恒星。

右上方能看到巨大的红色分子氢双极喷流,这是年轻恒星首次突破包裹它的宇宙尘埃襁褓时,向太空喷射出来的相对论性喷流。

而在图片的下半部分,一颗名为 S1 的恒星用光蚀刻出了一个明亮的尘埃空洞。这是图中唯一一颗比太阳质量大得多的恒星。

而这只是夏季银河附近天文爱好者非常熟悉的所谓“天空调色盘”中一小块很小的区域。

前面那张韦布彩图在夜空中的位置 | NASA

自去年 7 月公布首批彩图以来,韦布就兑现了它建造之初的诺言,不仅给我们带来了令人叹为观止的宇宙红外图像,还拍摄了让科学家真正兴趣的清晰光谱。

借助光谱分析,韦布已经确认了有史以来最遥远的星系,发现了最早、最遥远的超大质量黑洞。它还以前所未有的详细程度识别出了太阳系外行星的大气成分,揭示了恒星孕育场和原行星盘的化学成分,检测到了水和有机化合物等等。

以下,我们精选了一批韦布空间望远镜拍摄的美图,每一张都向我们展示了宇宙前所未见的一面。

宇宙,遥远的黎明时期

空间望远镜研究所的科学家,根据韦布望远镜 CEERS 巡天观测获得的数据,对大约 5000 个星系制作了三维可视化展示。

飞向 Maisie 星系 | Frank Summers (STScI), Greg Bacon (STScI), Joseph DePasquale (STScI), Leah Hustak (STScI), Joseph Olmsted (STScI), Alyssa Pagan (STScI)

在上面段视频里,摄像机视角以每秒 2 亿光年的速度向远方回溯,最终定格在一个被称为 Maisie 的古早星系之上。这个星系存在于大约 134 亿年前,当时距离宇宙大爆炸仅 3.9 亿年。

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CEERS 巡天拍到的一部分形态有趣的星系 | Phantom_D-J

CEERS 巡天项目,是“宇宙演化早期发布科学巡天”的缩写,旨在使用韦布望远镜覆盖观测 100 平方角分的天区。这片天区位于北半七星斗柄附近,称为 EGS 天区,哈勃望远镜曾对这里进行过细致的观测,拍到了超过 5 万个星系。

而韦布望远镜在这里拍到了更多前所未见的星系,包括目前确认迄今最遥远的活跃超大质量黑洞。这个黑洞位于 CEERS 1019 星系,质量大约是太阳的 900 万倍,存在于大爆炸后仅 5.7 亿年的宇宙早期。

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图片中央那 3 个挤在一起的亮点,就是迄今确认最遥远的活跃超大质量黑洞所在的星系CEERS 1019 | NASA, ESA, CSA, Steve Finkelstein (UT Austin), Micaela Bagley (UT Austin), Rebecca Larson (UT Austin)。

星系,形形色色的“撞车”

这是不规则星系 NGC 3256,大小于银河系相当,位于南天的船帆座,距离我们大约 1.2 亿光年,是水蛇座-半人马座超星系团的一员。

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不规则星系 NGC 3256 | ESA/Webb, NASA & CSA, L. Armus, A. Evans

NGC 3256 看似平静,紧密交织的旋臂缠绕在一片朦胧的星光之中,但照片中的这个星系其实是一场古老宇宙冲撞的结果。这个扭曲的星系是两个质量相等的旋涡星系正面碰撞的残骸,天文学家估计这次碰撞发生在大约 5 亿年前。

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Arp 220 | NASA, ESA, CSA, K. Pontoppidan (STScI), A. Pagan (STScI)

这是蛇夫座中距离地球约 2.5 亿光年的 Arp 220,是一对正在并合的旋涡星系。它在红外波段发出极亮的光芒,亮度超过万亿颗太阳。相比之下,我们的银河系就要逊色得多,只有千亿颗太阳那么亮。

这两个旋涡星系的碰撞开始于大约 7 亿年前。这引发了一场规模巨大的恒星形成爆发。

大约 200 个巨大的星团蜗居在一个狭小而又充斥着尘埃的区域之中,宽度约为 5000 光年,只有银河系直径的 1/20,包含的气体总量却相当于整个银河系的气体总量。

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IC 1623 | ESA/Webb, NASA & CSA, L. Armus & A. Evans

这是 IC 1623,一对相互纠缠的星系,位于鲸鱼座中,距离地球约 2.7 亿光年。

这两个星系正处在并合过程之中,其中一个星系一头扎进了另一个星系。这场碰撞点燃了疯狂的恒星形成过程,称为“星暴”,正以超过银河系 20 倍的速度创造着新的恒星。

星云,恒星的诞生和死亡

下面是著名的猎户座大星云,确切来说,是猎户座大星云中的一个很小的局部,称为猎户棒,本质上是猎户座星云里的一堵气体墙(左)。

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猎户座星云局部 | ESA/Webb, NASA, CSA, M. Zamani (ESA/Webb), and the PDRs4All ERS Team

韦布望远镜在其中一个年轻恒星的原行星盘(右下)里检测到了一种有机分子,被称为甲基阳离子(CH3+),对于形成更复杂的碳基分子具有重要的作用。

碳化合物是所有已知生命的基础。韦布望远镜正在以新的方式开展对星际有机化学的研究,这是许多天文学家非常感兴趣的领域。

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仙后座A | NASA, ESA, CSA, D. Milisavljevic (Purdue University), T. Temim (Princeton University), I. De Looze (UGent), J. DePasquale (STScI)

这是仙后座 A,距离我们 11000 光年的一个超新星遗迹,大小约为 10 光年,由韦布望远镜的中红外设备拍摄。

超新星是大质量恒星死亡时发生的爆炸,通常可以与整个星系亮度相当。留下这个遗迹的那颗超新星发出的光,应该在 1690 年代闪耀在地球的夜空。对于银河系内的超新星来说,应该是很容易成为夜空中最亮的星,甚至白天都轻易可见的。

但奇怪的是,古今中外所有记录中都不曾出现过这样一颗超新星。

目前主流的观点认为,这颗超新星在爆发之前,就已经向外抛出了大量的物质,那些物质遮挡了超新星本身的亮光,因此才没有被当时地球上的人们看到。

韦布望远镜对仙后座 A 的观测有助于回答这样一个科学问题:宇宙尘埃来自哪里?

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蝘蜓座 I 分子云 | NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

这是 500 光年外蝘蜓座 I 分子云中一处特别寒冷、特别致密和特别黑暗的区域,韦布望远镜使用多种设备对它进行了深入的光谱观测。

韦布观测发现,在那片恒星形成区域的尘埃颗粒上,不只存在由水冻成的水冰,还有二氧化碳冻成的干冰,以及由羰基硫化物、氨和甲烷等分子冻成的冰。这些都是行星大气层,以及糖、酒精和简单氨基酸分子的重要组分。

随着恒星及恒星系的形成,这些尘埃颗粒会在原行星盘中聚集并形成行星。这一发现首次证明,早在行星甚至恒星诞生之前,这些复杂的分子就已经在分子云的冰层深处形成了。

换句话说,那些对形成生命意义重大的前生命分子,在宇宙中的存在远比恒星和行星更为普遍。

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暗星云L1527 | NASA, ESA, CSA, STScI

这是暗星云 L1527 内部一颗原恒星的周边,位于金牛座恒星形成区内。这些炽热云团只有在红外波段才能看到,而韦布望远镜近红外相机拍摄的这幅图片所揭示的细节,能够帮助我们了解一颗新生恒星如何开始它的一生。

这颗原恒星本身,隐藏在这个“沙漏”的颈部。仔细看,颈部中间有一道暗线,那是原恒星周边侧对着我们的原行星盘。原恒星发出的光从这个物质盘的上方和下方透出,照亮了周围气体和尘埃中的空洞。

这颗原恒星是一颗 0 级原恒星,处在恒星形成的最早阶段,仍然被包裹在黑暗的尘埃和气体云中,还要走很长的一段路才能成为一颗成熟的恒星。

L1527 向我们展示的这一景象,提供了一个窗口,让我们得以了解我们的太阳和太阳系在最初的萌芽时期,究竟是怎样一副模样。

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狼蛛星云 | NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO Production Team

这是剑鱼座 30,因为在以前的照片中形似狼蛛,又被昵称为狼蛛星云,是天文学家研究恒星形成的一个热门区域。

狼蛛星云距离地球大约 16.1 万光年,位于银河系的伴星系——大麦哲伦云中,是本星系群中最大和最明亮的恒星形成区域。

在韦布望远镜拍摄的这张照片中,整个区域看起来就像是狼蛛用它自己的蛛丝铺成的巢穴。狼蛛星云庇护着数以千计刚刚形成或者仍在形成中的恒星,其中有许多是韦布望远镜首次发现的。

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鹰状星云的创生之柱 | NASA, ESA, CSA, STScI; J. DePasquale, A. Koekemoer, A. Pagan (STScI)

创生之柱,距离地球 6500 光年,位于鹰状星云 M16 的中心。三根巨柱看起来像是雄伟的岩层,实际上是由冷却的星际气体和尘埃构成的,在近红外波段显得有些半透明。新的恒星正在密集的气体和尘埃云中形成。

当年哈勃望远镜凭创生之柱的照片惊艳世人一战成名。韦布望远镜发布同一目标的红外影像,可以说是正面“硬扛”了。

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中红外设备拍摄的创生之柱 | NASA, ESA, CSA, STScI, J. DePasquale (STScI), A. Pagan (STScI)

韦布望远镜还用中红外设备观测了同一目标。中红外设备对探测尘埃极为敏感,这是恒星形成区域的主要成分。

不同于近红外影像,存在于这片天区的数千颗恒星从视野中消失不见,无穷无尽的气体和尘埃似乎成为了图片的视觉中心。

许多恒星正在这些致密的蓝灰色尘埃柱中活跃地形成。当这些区域形成足够质量的气体和尘埃结时,它们在自身引力的作用下开始坍缩,慢慢升温,最终便形成了新的恒星。

太阳系内,不一样的行星

韦布望远镜还对太阳系行星进行了近红外观测。在这样的波长下,这些行星展现出了与以往不太一样的形象。

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韦布眼中的太阳系行星:木星(左上)、土星(右上)、天王星(左下)和海王星(右下)及其光环 | NASA, ESA, CSA, STScI

以土星为例,在近红外光下,土星本身显得非常暗,因为甲烷气体吸收了几乎所有的阳光。但是冰冷的土星光环却相对较亮。

类似的还有天王星和海王星,韦布望远镜都清晰地拍到了它们的多道光环,而在此之前,这样的细节只有近距离飞掠的旅行者号探测器才能看清。

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韦布眼中的木星 | NASA, ESA, Jupiter ERS Team; image processing by Judy Schmidt

韦布望远镜使用近红相机拍摄的木星,更是展示出了木星南北两极上空出现的极光(上图中显示为红色),以及极地周围出现的雾气(显示为黄绿色)。

而我们熟悉的木星大红斑,则因为反射大量阳光的关系,在韦布拍摄的这幅影像中呈现出白色。

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海王星“悬浮”于星海之中 | NASA, ESA, CSA, and STScI

得益于强大的集光能力,韦布望远镜在观测海王星的同时,还拍到了它背后更遥远的无数星系。带着光环的海王星静静“悬浮”于星海之中,这样的场景如梦似幻,鲜活地展现了韦布望远镜的能力——不仅能够深入遥远宇宙最深处的黎明时代,也能揭示“近在眼前”的太阳系天体的最清晰细节。

韦布望远镜充满期待且超出预期的第一年过去了,在此基础上继续前行的第二年观测计划已经确定。对于这台价值百亿美元的太空望远镜来说,韦布探索宇宙的科学使命才刚刚开始。

策划制作

来源丨果壳

作者丨Steed 星空摄影师 天文科普创作者

责编丨崔瀛昊

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演绎无限精彩!
大学士级
韦伯空间望远镜,承载了人类对宇宙奥妙的探知和渴望,代表了人类向远的好奇心,预示着人类观测恒星、探索宇宙的步伐终于又迈出了一大步。
2023-07-27
追梦人C·hui
太师级
韦布望远镜,洞察宇宙如梦似幻,探索天体黎明时代,也能揭示“近在眼前”的太阳系天体的最清晰细节。
2023-07-27
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少傅级
一颗名为 S1 的恒星用光蚀刻出了一个明亮的尘埃空洞。
2023-07-27