記者 | 錢伯彥
繼天文學(xué)家展示銀河系中心黑洞“人馬座A*”的首張照片兩個(gè)月后，人類又向著探索星辰大海邁進(jìn)了一步。
美東時(shí)間7月12日，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）公布了詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡拍攝的首批五張圖像。該批圖像涵蓋深空星系團(tuán)、致密星系群、彌漫星云以及系外行星等天文學(xué)最前沿的研究領(lǐng)域。
這五張照片分別是SMACS 0723星系團(tuán)、船底座大星云、史蒂芬五重星系、南環(huán)星云，以及系外行星WASP-96b。
SMACS 0723星系團(tuán)的圖像是迄今為止最深空、最清晰的遙遠(yuǎn)宇宙的紅外圖像，由韋伯望遠(yuǎn)鏡的近紅外相機(jī)耗時(shí)12小時(shí)拍攝，刷新了此前哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的紀(jì)錄。
SMACS 0723星系團(tuán)包括數(shù)千個(gè)星系，其巨大的質(zhì)量引發(fā)的引力透鏡效應(yīng)明顯地彎曲了更遙遠(yuǎn)星系的光，并在圖像中央形成透鏡狀扭曲，這也是愛因斯坦廣義相對(duì)論的最直觀體現(xiàn)。在該張照片之中，韋伯望遠(yuǎn)鏡甚至捕捉到了131億年前的圖像，這也是距離宇宙大爆炸僅10億年之后的早期宇宙圖景。
船底座大星云，又稱NGC 3372是夜空之中最大的彌散星云之一，比著名的獵戶座大星云大四倍以上，距離地球7600光年。該星云內(nèi)部最為著名的天體為南半球亮星海山二（即船底座η）以及鑰匙孔星云。
彌漫星云也是恒星誕生的搖籃。本質(zhì)上由稀薄氣體和塵埃構(gòu)成的星云若在重力作用下持續(xù)收縮，并最終成功激發(fā)氫聚變，一顆恒星的胚胎——原恒星由此誕生。通過對(duì)彌漫星云的多波段研究有助于了解恒星系統(tǒng)的誕生過程。
該照片由韋伯望遠(yuǎn)鏡的近紅外相機(jī) (NIRCam) 以及中紅外相機(jī) (MIRI) 拍攝。
史蒂芬五重星系位于天馬座，是目前最為人熟知的致密（四合）星系群，距離地球2.9億光年。
韋伯空間望遠(yuǎn)鏡提供的圖像擁有1.5億像素并提供了該致密星系群的豐富細(xì)節(jié)。四個(gè)緊鄰星系相互之間的引力作用使得星系內(nèi)部的氣體與塵埃被拋出本星系，擾動(dòng)后的氣體塵埃同樣也是恒星誕生的搖籃。
天文學(xué)家預(yù)計(jì)該四合星系群最終將合并為一個(gè)超星系。星系的合并過程對(duì)于未來銀河系與仙女座大星系的合并有著參考意義，星系核的合并在多數(shù)情況下也代表著兩大超大質(zhì)量黑洞的合并，也是引力波研究的熱門課題。目前已經(jīng)確認(rèn)，該四合致密星系群之中最亮的星系NGC 7319核心擁有2400萬倍太陽質(zhì)量的超大質(zhì)量黑洞。
南環(huán)星云又稱八裂星云，是位于船帆座的行星狀星云，距離地球約2500光年。
不同于誕生恒星的彌漫星云，行星狀星云由步入暮年的恒星噴出的氣體和塵埃殼構(gòu)成。最著名的行星狀星云為金牛座的蟹狀星云。
韋伯空間望遠(yuǎn)鏡通過紅外波段展示了南環(huán)星云更多的細(xì)節(jié)以及塵埃殼的特殊結(jié)構(gòu)。例如在南環(huán)星云的兩組圖片之中，第一張照片為通過近紅外相機(jī)拍攝，第二張照片為通過中紅外相機(jī)拍攝。其中第一張照片的星云中心僅可見一顆恒星，即為噴發(fā)出行星狀星云的暮年白矮星；第二張照片之中可以明確觀察到第二顆恒星，該恒星仍處于演化早期階段。
WASP-96 b是銀河系之中已經(jīng)確認(rèn)的5000余顆太陽系外行星之一，它位于距離地球1150光年之外的鳳凰座，雖然該星已經(jīng)確認(rèn)為一顆半個(gè)木星質(zhì)量的氣態(tài)巨行星，不可能擁有與地球類似的生命，但是韋伯望遠(yuǎn)鏡通過該圖像展示了其優(yōu)秀的系外行星大氣層光譜分析能力。
韋伯望遠(yuǎn)鏡通過攜帶的近紅外成像儀和無狹縫光譜儀（NIRISS）對(duì)WASP-96 b的大氣層進(jìn)行了有史以來最詳細(xì)的近紅外透射光譜，其中明確發(fā)現(xiàn)大氣層之中存在水的證據(jù)。韋伯望遠(yuǎn)鏡還擁有對(duì)氧氣、甲烷和二氧化碳等其他關(guān)鍵分子的光譜分析能力，在接下來的服役生涯之中，韋伯望遠(yuǎn)鏡將對(duì)包括氣態(tài)巨行星、類地行星以及冰巨星進(jìn)行更多的光譜分析。
韋伯空間望遠(yuǎn)鏡是人類歷史上建造的最昂貴、也是最先進(jìn)的太空望遠(yuǎn)鏡。該望遠(yuǎn)鏡由NASA、歐洲空間局（ESA）以及加拿大航天局（CSA）于2005年正式共同注資立項(xiàng)，前后耗費(fèi)100億美元，最終于2021年圣誕節(jié)當(dāng)天由ESA發(fā)射入軌，今年1月24日順利進(jìn)入圍繞日地系統(tǒng)第二拉格朗日點(diǎn)的運(yùn)行軌道。其主鏡直徑6.5米，由18片六邊形鏡片構(gòu)成，配有5層可展開的遮陽板。
韋伯望遠(yuǎn)鏡作為著名的哈勃空間望遠(yuǎn)鏡以及史匹哲太空望遠(yuǎn)鏡的繼承者，肩負(fù)著研究大爆炸之后第一代恒星、星系的形成與演化、恒星與行星系統(tǒng)的形成以及系外行星等多項(xiàng)任務(wù)。
