北京时间2022年7月12日22时30分左右,天文学家陆续公布了韦布太空望远镜(JWST)拍摄的首批照片。这组照片包含:船底座星云、南环星云、系外行星WASP-96 b光谱图、斯蒂芬五重星系以及韦布首张宇宙深场图(Webb's First Deep Field)。韦布太空望远镜是由美国航空航天局(NASA)主导研发的大型红外太空望远镜,也是迄今为止口径最大的太空望远镜。
该望远镜总耗资约100亿美元,历时20多年建造完成,主要用于研究早期宇宙中恒星和星系的演化等等。
船底座星云,距离地球大约8500光年,位于南部天空的船底座方位。该星云内部孕育着大量的大质量恒星,其中就有著名的船底座η恒星系统。南环星云,又称八裂星云,距离地球约2000光年,位于船帆座方位。这是一个行星状星云,是由类似太阳的恒星死亡后喷发的物质形成的环状结构。中心区域有一颗白矮星,温度可达10万度,它发出的紫外线激发了周围气体发光。
系外行星WASP-96 b是一颗系外行星,顾名思义,这是一颗太阳系之外,围绕其他恒星运行的行星。这颗行星的质量大约是木星的一半,距离中央恒星非常近,公转周期仅3.4个地球日,表面温度非常高,比较适合做光谱分析。
斯蒂芬五重星系 (Stephan's Quintet) 是一个星系群,看上去是由五个星系构成,但其中只有四个星系靠得比较近,存在显著的引力相互作用,构成真正的星系群,观测表明,它们正在发生合并。
“韦布首张宇宙深场”照片,这是迄今为止人类在红外波段下拍摄到的最古老、最清晰的宇宙景象。为了得到这张照片,韦布望远镜累计曝光了12.5个小时。这幅照片的中心区域是一个星系群(编号为SMACS 0723)。该星系群位于南天区,距离地球约46亿光年,它充当了“放大镜”(引力透镜)的作用,能够放大更加遥远、更加古老的星系。
韦布望远镜是目前发射的最大太空望远镜,口径达到了6.5米,由18块六边形镀金镜片拼接而成。相比之下,哈勃望远镜的口径为2.4米。望远镜的口径越大,一方面能够收集更多的光子,看到更暗弱的天体;另一方面能够增加分辨率,看清更多的细节。韦布望远镜与哈勃望远镜最大的差异在于它们的工作波段不同。
韦布望远镜主要工作在近红外和中红外光区,以及少部分可见光区,而哈勃则主要工作在可见光区和紫外光区,以及少部分近红外光区。
韦布望远镜和哈勃望远镜一样,都是耗资巨大的“旗舰级”天体物理项目,从这个意义上讲可以看作哈勃望远镜的继任者。但从严格科学意义上讲,两者更多的是互补关系。哈勃望远镜1990年发射升空,迄今已度过32个春秋,虽然经历过很多曲折,尤其是最近一段时间,计算机时常出现问题,但迄今仍然坚持为人类传回精美的宇宙照片。
据官方资料,韦布望远镜主要有四大观测目标,总结如下:观测宇宙大爆炸之后不久第一批恒星和婴儿星系发出的光芒;研究星系的形成和演化;理解恒星和行星系统的形成;观测系外行星上生命存在的迹象。这些都是在红外波段下能够更加有效观测的科学目标。
位于我国贵州的FAST望远镜,俗称“天眼”望远镜,口径达到了500米,但FAST望远镜是地基望远镜,主要在射电波段(波长在0.1米到4.3米)工作。由于大气层对射电波段的透明度较好,这种类型的望远镜在地面上工作得就很好。韦布望远镜是红外望远镜,地球大气层中的水蒸气和二氧化碳对红外线的吸收比较强烈,因此要发射到太空中去观测,复杂程度和造价指数升高。
根据规划,我国将在2023年发射与空间站共轨伴飞的“巡天”号光学舱,这被誉为中国版的哈勃望远镜,该望远镜是我国迄今为止规模最大、指标最先进的空间天文望远镜。据相关报道,“巡天”号光学舱安装有口径达2米的光学望远镜,分辨率与哈勃相当,大约0.15角秒,但视场是哈勃的300多倍,这意味着它的巡天效率更高。据估算,如果在轨10年,可以对40%以上的天区进行观测,期待能不断刷新我们对宇宙的认识。