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大爆炸10亿年后宇宙长这样,韦伯望远镜公布首批深空图像

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大爆炸10亿年后宇宙长这样,韦伯望远镜公布首批深空图像

界面新闻 界面新闻 07-13 13:16

美东时间7月12日,美国国家航空航天局(NASA)公布了韦伯空间望远镜拍摄的首批五张图像。该批图像涵盖深空星系团、致密星系群、弥漫星云以及系外行星等天文学最前沿的研究领域。


这五张照片分别是SMACS 0723星系团、船底座大星云、史蒂芬五重星系、南环星云,以及系外行星WASP-96b。


SMACS 0723星系团的图像是迄今为止最深空、最清晰的遥远宇宙的红外图像,由韦伯望远镜的近红外相机耗时12小时拍摄,刷新了此前哈勃空间望远镜的纪录。


SMACS 0723星系团。图源NASA


SMACS 0723星系团包括数千个星系,其巨大的质量引发的引力透镜效应明显地弯曲了更遥远星系的光,并在图像中央形成透镜状扭曲,这也是爱因斯坦广义相对论的最直观体现。在该张照片之中,韦伯望远镜甚至捕捉到了131亿年前的图像,这也是距离宇宙大爆炸仅10亿年之后的早期宇宙图景。


船底座大星云,又称NGC 3372是夜空之中最大的弥散星云之一,比著名的猎户座大星云大四倍以上,距离地球7600光年。该星云内部最为著名的天体为南半球亮星海山二(即船底座η)以及钥匙孔星云。


船底座大星云。图源NASA


弥漫星云也是恒星诞生的摇篮。本质上由稀薄气体和尘埃构成的星云若在重力作用下持续收缩,并最终成功激发氢聚变,一颗恒星的胚胎——原恒星由此诞生。通过对弥漫星云的多波段研究有助于了解恒星系统的诞生过程。


该照片由韦伯望远镜的近红外相机 (NIRCam) 以及中红外相机 (MIRI) 拍摄。


史蒂芬五重星系位于天马座,是目前最为人熟知的致密(四合)星系群,距离地球2.9亿光年。


史蒂芬五重星系。图源NASA


韦伯空间望远镜提供的图像拥有1.5亿像素并提供了该致密星系群的丰富细节。四个紧邻星系相互之间的引力作用使得星系内部的气体与尘埃被抛出本星系,扰动后的气体尘埃同样也是恒星诞生的摇篮。


天文学家预计该四合星系群最终将合并为一个超星系。星系的合并过程对于未来银河系与仙女座大星系的合并有着参考意义,星系核的合并在多数情况下也代表着两大超大质量黑洞的合并,也是引力波研究的热门课题。目前已经确认,该四合致密星系群之中最亮的星系NGC 7319核心拥有2400万倍太阳质量的超大质量黑洞。


南环星云。图源NASA


南环星云又称八裂星云,是位于船帆座的行星状星云,距离地球约2500光年。


不同于诞生恒星的弥漫星云,行星状星云由步入暮年的恒星喷出的气体和尘埃壳构成。最著名的行星状星云为金牛座的蟹状星云。


韦伯空间望远镜通过红外波段展示了南环星云更多的细节以及尘埃壳的特殊结构。例如在南环星云的两组图片之中,第一张照片为通过近红外相机拍摄,第二张照片为通过中红外相机拍摄。其中第一张照片的星云中心仅可见一颗恒星,即为喷发出行星状星云的暮年白矮星;第二张照片之中可以明确观察到第二颗恒星,该恒星仍处于演化早期阶段。


南环星云。图源NASA


WASP-96 b是银河系之中已经确认的5000余颗太阳系外行星之一,它位于距离地球1150光年之外的凤凰座,虽然该星已经确认为一颗半个木星质量的气态巨行星,不可能拥有与地球类似的生命,但是韦伯望远镜通过该图像展示了其优秀的系外行星大气层光谱分析能力。


韦伯望远镜通过携带的近红外成像仪和无狭缝光谱仪(NIRISS)对WASP-96 b的大气层进行了有史以来最详细的近红外透射光谱,其中明确发现大气层之中存在水的证据。韦伯望远镜还拥有对氧气、甲烷和二氧化碳等其他关键分子的光谱分析能力,在接下来的服役生涯之中,韦伯望远镜将对包括气态巨行星、类地行星以及冰巨星进行更多的光谱分析。


WASP-96 b大气光谱。图源NASA


詹姆斯·韦伯空间望远镜是人类历史上建造的最昂贵、也是最先进的太空望远镜。该望远镜由NASA、欧洲空间局(ESA)以及加拿大航天局(CSA)于2005年正式共同注资立项,前后耗费100亿美元,最终于去年圣诞节当天由ESA发射入轨,今年1月24日顺利进入围绕日地系统第二拉格朗日点的运行轨道。其主镜直径6.5米,由18片六边形镜片构成,配有5层可展开的遮阳板。


韦伯望远镜作为著名的哈勃空间望远镜以及史匹哲太空望远镜的继承者,肩负着研究大爆炸之后第一代恒星、星系的形成与演化、恒星与行星系统的形成以及系外行星等多项任务。


搭载韦伯升空的阿丽亚娜5号火箭。图源NASA


韦伯望远镜的镜片。图源NASA


韦伯望远镜的镜片。图源NASA

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