韋伯望遠鏡首批照片發布!25年燒掉100億美元,每張信息量爆炸,46億光年外的星系團美翻了!

加油娜娜酱 2022/07/13 檢舉 我要評論

美國東部時間7月11日晚,白宮召開了一場特別的線上會議,主持的是總統拜登。 

沒想到,整個線上發布會的主要內容,是要讓拜登公布一條最新的科研成果:

由NASA牽頭制造的,人類有史以來最強大的太空望遠鏡——詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope, JWST),發布了運行以來的首張全彩深空照片!

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。

這是人類第一次,將這麼遙遠距離的星系拍得如此清晰。 

這也是韋伯太空望遠鏡在發射之后經過幾個月的調試和校準后公布的第一張正式全彩照片。 

這張照片的發布也意味著,韋伯太空望遠鏡的經過初期的運行測試,已經可以正式展開緊鑼密鼓的科研觀測。

在未來為人類探索宇宙奧秘時,它將走出穩定而堅實的步伐。

而就在這篇文章發布之前的北京時間12日晚上10點30分,NASA進行了正式的發布直播,放出更多關于這一系列圖片的細節!

今天,我們就來講講韋伯望遠鏡的這第一張正式照片給我們帶來的震撼!

如今,韋伯在抵達預定位置——地球外側約150萬公里的拉格朗日L2點后,又經歷了大半年時間的測試和校準,終于正式開始工作,送回了第一張高清全彩照片,這一切同樣來之不易。

韋伯太空望遠鏡是為了接替,以及升級前輩哈勃太空望遠鏡的觀測局限而誕生的。

由于哈勃望遠鏡對紅外線的觀測能力不足,難以捕捉到更古老,更遙遠的紅外線「冷光」。

加上它位于地球附近的太空,容易受到各種干擾,還出現過幾次故障。

因此,美國宇航局NASA于1996年立項開發韋伯望遠鏡,用于觀測更遙遠更深空的宇宙。

科學界曾作過一個形象的比喻:

哈勃太空望遠鏡能觀測的是成年,青年的星系。而韋伯太空望遠鏡能觀測到的是更遙遠的幼兒,嬰兒時期的星系。 

可以說,韋伯太空望遠鏡就是為探索宇宙起源這類終極奧秘而生的!

而韋伯太空望遠鏡也不負眾望,在前后經歷了二十五年研發,耗資100多億美元后,終于成為了集人類多領域頂尖科技于一身的強大觀測儀器。

從精密的黃金反射鏡面…

到利用聲波來實現熱量交換的脈管制冷機——被NASA工程師們稱為韋伯太空望遠鏡的「最強黑科技」。

再到自燃推進劑推進器系統,每個部分都用上了當時最頂尖可靠的科技。

當然,最重要的還是這組儀器,韋伯太空望遠鏡用于拍照的核心設備,近紅外攝像機(Near-Infrared Camera,NIRCam)。

它是韋伯太空望遠鏡的眼睛,人們需要通過它來捕捉哈勃望遠鏡也觸不可及的深空。

除了這些儀器之外,更難的,是讓韋伯太空望遠鏡成功展開。 

因為韋伯望遠鏡如此之大,沒有辦法塞下任何一種火箭,因此科學家只能把他折疊起來,塞進火箭的整流罩內。等發射上太空之后,再一步一步從折疊體慢慢展開成完全體。 

因此,

韋伯太空望遠鏡發射成功后,剛進入太空的前十天,依舊是讓NASA科學家們無比緊張的十天。

這十天里,望遠鏡的防光罩要按一定的步驟緩慢展開,中 間有300個容易出錯的地方,錯一步,整個耗盡20年的項目就徹底完蛋。短短十天里,一路上有300個讓100億美元打水漂的坑…

好在一切順利,韋伯太空望遠鏡的防光罩順利展開,它開始朝著預定地點前進。

今年1月24日,韋伯經過近一個月的飛行,終于抵達了拉格朗日L2點,這是一處在地球太陽引力同時作用下保持相對靜止,能穩定觀測深空的點。

千辛萬苦終于抵達了目的地。

接下來的首要工作便是對望遠鏡進行調試。

這期間,韋伯太空望遠鏡開始發回一些照片,大多都是根據進行功能調試時的照片。

比如這張看起來像馬賽克的圖片,其實是韋伯的18個鏡面向著不同的隨機角度,對同一顆星星單獨反射的組合成像。

還有這種宇宙級自拍照…

經過半年多的漫長調試,在確定全部功能運行正常后,上周,韋伯太空望遠鏡終于開始了正式工作。

這次公布的這第一張,拍攝的是飛魚星座南部的SMACS 0723星系團。 

(韋伯太空望遠鏡)

這張照片,足夠讓科研人員激動萬分了。 

對于很多科學家來說,這是一個很熟悉的天區。 

因為早在很多年前,前輩哈勃太空望遠鏡就拍攝過這個區域。科學家已經研究過這個區域里的每一個細節。 

在哈勃的眼里,這塊區域是這樣的

(哈勃太空望遠鏡)

雖然有很多細節,但是星系相對都還比較暗淡。 

但是在韋伯太空望遠鏡拍攝下,這次多出的深空細節簡直太震撼了!

我們再看一下韋伯望遠鏡的版本

對比看看更細節的部分,

圖像中心偏右的位置,哈勃能拍攝到各種星系,但是有些模糊。

而韋伯拍到的圖片,星系呈現漩渦的形態清晰可見

左下方的位置,哈勃拍出的照片很難辨別星星和星系。

而韋伯的高清圖片,不僅能一眼辨認出星系,甚至還能看到呈霧狀的星云…

局部的同一位置的對比,更能看出性能的差距…

哈勃拍攝

韋伯拍攝,原本暗淡的星系,現在細節全出來了。 

很多哈勃拍攝不到的星系,韋伯都看到了

哈勃拍攝

韋伯拍攝

哈勃拍攝

韋伯拍攝

甚至,由于光線在宇宙間受(黑洞,星系等天體)引力影響發生的引力透鏡效應(gravitational lensing),也能從圖片上更清晰地看出來。

在哈勃拍攝的版本里,我們依稀看到了引力透鏡的存在

而在韋伯拍攝的版本里,這一被引力透鏡拉長的星系細節清晰的呈現了出來。 

哈勃拍攝

韋伯拍攝

對比之下,我們可以更直觀地看到,韋伯拍攝的SMACS 0723星系團的確比哈勃清晰很多倍,細節也更多更豐富。

與此同時,

在韋伯這張照片里,科學家找到的最古老的一個天體,

是左上角的這一團紅霧。

這是一個星云,科學家計算它距離我們131億光年!

也就是說,我們拍到的,是這個星云131億年前的樣子!這個星云發出的光在宇宙中奔波了131億年才來到我們這,被韋伯望遠鏡拍下。 

要知道,科學家推測宇宙誕生才大約137億年,這意味著,我們看到的這個星云,是在宇宙大爆炸誕生6億年之內的嬰兒星系!

韋伯望遠鏡還對它進行了光譜分析,分析出了宇宙誕生初期的星系元素構成,主要還是氫,氧和氖

還有更重要的一點是,

韋伯望遠鏡拍這張照片,總共只曝光了12.5小時,就拍出來了這一切。 

而當年哈勃望遠鏡拍的那張,前后曝光時間超過了10天!

韋伯望遠鏡靠著更大口徑的主鏡和更靈敏的相機。提高了靈敏度,大大減少了曝光所需的時間。

這意味著,在同樣的服役時間里,韋伯望遠鏡能花更少的時間,讓科學家研究更多的目標! 

這這不禁又讓人大膽想象,如果,讓以后讓韋伯望遠鏡對著一個地方曝光上10天來拍攝,又能拍下什麼更震撼的景象呢?  我們期待吧。 

無論如何,今天公布的這張意義非凡的照片,也被研究人員們親切地稱為韋伯深空照,對應了多年前哈勃拍下的高清深空照。

研究分析這些遙遠星系的圖像,有助于我們解開宇宙的歷史,追溯宇宙的起源,正如NASA負責人所說:

韋伯能看見比哈勃更遠更深邃的光,它有可能幫助我們解開137億年前,宇宙大爆炸時之初秘密。

相信解開這一切秘密的關鍵,都藏在未來韋伯太空望遠鏡未來傳回的更多高清圖片中。

而就在我們這篇文章發布時,

NASA也在進行正式的發布會。 

還揭曉了另外幾張韋伯望遠鏡第一批拍攝的目標!

距離地球2000光年的南環狀星云(The Southern Ring nebula)

這是在哈勃太空望遠鏡的眼里這個星云的樣子。

而韋伯望遠鏡的版本!

星云的紋理,細節,太清晰了!

上面這張用的是近紅外波段。 

而在中紅外波段,韋伯拍下了下面這張。 

兩張照片,同一個目標,除了色調的區別,最明顯的,在于這個星系的中間!

在上面的近紅外照片里,星系的中間只有一顆恒星。而在下面的中紅外照片里,我們看到了兩顆恒星!

科學家一直通過各種其他觀測和模型,知道這個星云的中心是有一對雙星。但是之前一直都只能拍到其中的一顆。 

這次借助韋伯望遠鏡中紅外波段的觀測,我們終于看到了這個星云里的另一顆,就是那顆暗淡的紅色星星。 

韋伯的這個觀測,直接證實了科學家的雙星理論!

此外,還有「史蒂芬五重奏」星系群,Stephan‘s Quintet,

哈勃望遠鏡的版本

今天公布的韋伯望遠鏡的版本

近紅外波段和中紅外波段合成

中紅外波段,各種星際細節

距離地球8500光年的船底座大星云(Carina Nebula )

哈勃太空望遠鏡的版本

韋伯望遠鏡的版本 

這應該是哈勃的版本里最右上角的部分

細節太豐富了。 

上面公布的這些,還只是韋伯望遠鏡正式工作第一周給我們帶來的成果。 

未來的每一周,韋伯望遠鏡都會給我們帶來源源不斷的驚喜。 

我們也將越來越多的靠近宇宙的秘密!


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