科普：詹姆斯·韋布空間望遠鏡拍到了什么

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新華社北京7月12日電 面對浩瀚無垠的宇宙，人類總是充滿了好奇：宇宙究竟是如何起源的？有沒有地外生命存在？詹姆斯·韋布空間望遠鏡正是帶著這種使命，開啟了它的太空旅程。如今，它拍到了迄今最遙遠、最清晰的宇宙紅外圖像。

“如果你把一粒沙放在一臂遠的指尖上，這就是你正看到的宇宙的一部分——不過是宇宙中的一個小點。”美國航天局局長比爾·納爾遜11日在介紹韋布空間望遠鏡拍攝的首張全彩宇宙深空圖像時如此比方。也就是說，望遠鏡看這片宇宙區域，相當于我們看指尖上的一粒沙。

這“一粒沙”中卻包含了一個星系團。美國航天局介紹說，圖像上是“SMACS 0723”星系團，其中包含數千個星系。圖像展現的是該星系團約46億年前的樣子，因為它離我們約46億光年，望遠鏡現在收到的光是它很久以前發出的。

圖像上有一部分是來自“宇宙大爆炸”不久后的光，也就是130多億年前。美國航天局表示，“SMACS 0723”星系團的總質量使其可以產生“引力透鏡”效應，放大了它背后更遙遠的星系。清華大學天文系副教授蔡崢曾在談到韋布空間望遠鏡時說，它現在探測到的有些光是從特別遠的星系傳過來的，比如130億年前就發出來的光到現在才被望遠鏡捕捉到，而當時的宇宙還處于嬰兒期，因此人類有望通過望遠鏡看到宇宙嬰兒時期的樣子。

這張圖像讓人類以前所未有的清晰度看到了宇宙中的這個小點。韋布空間望遠鏡的近紅外相機將遙遠的星系清晰聚焦，圖像上有以前從未見過的微小結構，包括星團和漫射特征等。美國哈佛大學天文學家迪米塔爾·薩塞羅夫說，乍看這張圖像，覺得“我們之前見過這個”，但仔細看圖像細節后，才發現這是非常漂亮的結果，“完全值得等待”。

經過多次推遲，韋布空間望遠鏡于2021年12月25日從法屬圭亞那庫魯航天中心發射升空。它目前位于圍繞日地系統第二拉格朗日點的運行軌道，距地球約150萬千米。據美國航天局介紹，韋布空間望遠鏡是該機構迄今建造的最大、功能最強的空間望遠鏡，其主鏡直徑6.5米，由18片巨大六邊形子鏡構成，配有5層可展開的遮陽板，總造價約100億美元。

韋布空間望遠鏡由美國航天局與歐洲航天局、加拿大航天局聯合研究開發，被認為是哈勃空間望遠鏡的“繼任者”。哈勃空間望遠鏡主要在可見光和紫外波段觀測，而韋布空間望遠鏡觀測波長范圍是600納米至28.8微米，主要處于紅外波段。

紅外觀測有何優勢？不同于紫外線和可見光，波長較長的紅外線能繞過有些塵埃，可讓望遠鏡看到隱藏在塵埃云背后的天體。更重要的是紅外觀測有助于科學家“以更近距離看到萬物起源”。隨著宇宙持續膨脹，早期發光天體發出的紫外線和可見光朝光譜的紅端移動，最終以紅外線的形式在今天抵達近地空間，這種現象稱為“紅移”。紅外望遠鏡有助于觀察相關現象。

韋布空間望遠鏡任務目標主要有4個方面：尋找宇宙中誕生的第一批星系；研究星系演化的各階段；觀察恒星及行星系統的形成；測定包括太陽系行星系統在內的行星系統的物理、化學性質，并研究其他行星系統存在生命的可能性。