素有“鸽王”“最强天空之眼”之称的詹姆斯·韦布空间望远镜(James Webb Space Telescope,简称JWST)终于发布了其第一批科学数据和图像,这一事件为什么值得关注?它又看到了哪些新的信息?国家天文台戴昱研究员为我们揭开了韦布望远镜首批数据的真正内涵。北京时间2022年7月11凌晨5点,詹姆斯·韦布空间望远镜(JWST)“预热”发布了第一张经过官方处理的科学图像。
7月12晚10点30分,JWST又通过多个平台直播,发布了其首批公开图像及光谱。这批图像显示了目前世界上最大的空间红外望远镜(6.5米)在马力全开状态下超强的图像分辨能力、超深的视场和超精的光谱解析力,也昭示了红外天文学正式迈入新的时代,正如JWST官网上所说,“一个全新的红外宇宙正在缓缓摘下它的神秘面纱。
”比起大家更熟悉的可见光宇宙,裸眼不可见的红外波段一方面示踪着宇宙中大量尘埃的热辐射,另一方面对应着被宇宙膨胀带来的多普勒效应所拉长(红移)的、早期宇宙的紫外和可见光。因此,红外天文可以帮助我们看到更远、更暗、更年老的星系,对于研究茫茫宇宙中的行星、恒星、各类星系的形成和演化,乃至整个宇宙的历史都极为重要。
自2021年12月25日成功发射升空以来,JWST经历了1个月的展镜,及后续近5个月的在轨仪器调试(包括镜面对齐、调焦、图像合成、相位对齐等多个步骤的反复调测),终于在今年的6月初,所载各仪器开始逐步进行科学观测。而此次发表的首批科学数据,包括了从地外行星、星云、相互作用星系到星系团的不同尺度的天体。
这批被选中的天体,不仅展示了JWST强大的观测能力,也完美契合了其设计时的四大科学主旨:早期宇宙、不同时代的星系、恒星的生命周期,以及外面的世界(系外行星)。
需要注意的是,这批彩色图像经由多个波段的照片合成(非真实颜色,天文上称为“伪色图”,由蓝到红仅代表了波长的由短渐长),充分展现了JWST远超于其前驱红外望远镜斯皮策(Spitzer Space Telescope, SST)和哈勃(Hubble Space Telescope, HST)的分辨率和测量精度,更揭示了各类天体的海量细节。
目前释放的只是JWST的第一批图像,但其已经充分向我们证明了JWST“无中观有”,“有中见精”的强大本领,不仅看到了更暗弱的星体,也发现了更细致的结构。“欲穷千里目,更上一层楼”,创新的设计、先进的光学红外探测器、精密的机械工程,以及几十年的统筹规划、几代人的魄力和坚持,推动着红外天文学迈上了新的台阶,看向了更遥远的宇宙。
近二十年来,中国的天文观测事业获得了长足的进步,包括郭守敬望远镜LAMOST(光学)、贵州天眼FAST(射电)、慧眼空间望远镜(X射线)等皆取得了优异的成果,还有正在筹划中的中国空间站望远镜(紫外光学)、宽视场光谱巡天望远镜MUST(光学)、爱因斯坦探针EP(X射线)等等。
可喜的是,这些我国自主研发的“国之重器”为我们提供了探测宇宙的多个视角,成果颇丰;但可惜的是,在红外天文方向,我们与JWST之间,还有着从仪器研发的人才储备、红外探测器的精度,到设计决策层面(如接受项目延期10多年的容忍度和坚定信念)的巨大差距,诚可谓任重而道远。
人类的视线,正随着由JWST所领衔的新一代红外望远镜的成功运行,望向太阳系,望向系外行星,望向亿万颗“太阳”,望向第一批星系,直至大爆炸后的第一缕光。观测天文的新时代已经开启。也希望有生之年,能够看到中国自己的红外空间望远镜占领天文观测高地,带领全人类探索未知的宇宙。