2022年度宇宙美图大赏:来自“鸽王”韦布-资讯-知识分子

2022年度宇宙美图大赏:来自“鸽王”韦布

2022/12/25
导读

这张韦布的自拍照,有没有让你激动?图片来源:NASA/Chris Gunn


  • 引 言


一年前的12月25日,詹姆斯·韦布空间望远镜(James Webb Space Telescope)在万众瞩目下终于升空。


回首韦布这一年,尽是惊喜!尽管它的昂贵造价、一“鸽”再“鸽”被人诟病,但当第一批科学图像及光谱公之于众之后,所有的负面言论都淹没在“太美了”“这钱花得值”等赞美声中。连美国总统拜登都争着率先发图。它不断释出的太空美图,以及获取的更深层次的宇宙信息,拨动着地球人的心弦。


在韦布成功发射一周年到来之际,笔者按照时间顺序,精心挑选被拍摄到的韦布和其拍摄的美图,与读者朋友共同赏析!


撰文 | 吕浩然

责编 | 陈晓雪


 1. 发 射 


2021年12月25日,韦布从法属圭亚那库鲁航天中心发射升空。作为哈勃的继任者,韦布承载了太多的标签与希望,又担负了太多重任。


 2. 抵达、调试 



2022年1月25日,经过30天、约150万公里的飞行,韦布抵达它的目的地——日地第二拉格朗日L2点,并进行为期4-5个月的在轨调试。


2022年4月底,美国航空航天局(NASA)公布韦布身上四大仪器(近红外相机NIRCam,近红外光谱仪NIRSpec ,中红外仪器MIRI,近红外相机和无缝光谱NIRISS/FGS)及导向感应器的对焦测试结果,韦布瞄准细节的功力可见一斑!


 3. 受 伤 


2022年5月22日至24日期间,一颗微陨石击中了韦布已经展开的18块镀金镜片中的一块C3反射镜,造成了无法弥补的可感伤害。2022年6月21日,官方公布了这一消息,近红外相机NIRCam右下角的受伤点位清晰可见。(PS:这图不算美,但你应该了解韦布可能面对的威胁。


 4. 首批图像公布 



2022年7月12日,NASA公布了韦布的首批图像及光谱。透过这些精美绝伦的图像,其设计时的四大科学目标及任务: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)几乎完美实现。


当然,公众看到这些图片,会被其精细美艳的细节所惊艳,但需要说明的是,图片上的颜色并不是真实的(下同)。赛先生天文栏目曾介绍过,图中的颜色在天文上称为“伪色图”,由蓝到红仅代表了波长的由短渐长(← 点击查看高清大图)。简而言之,图片是真实的,只不过加了层滤镜。


 5. 车轮星系 



2022年8月2日,5亿光年外的车轮星系(Cartwheel Galaxy)的细节图片公布,在韦布强大的红外凝视下,车轮星系内外环的细节尽显。而外部若干个小星系的碰撞也影响着车轮星系的形状。


 6. 瞄准木星 



2022年8月22日,看多了“远在天边”的星系,家门口的太阳系大哥——木星怎能错过。在韦布的注视下,木星身上的“大红斑”、木卫五(Amalthea)、木卫十五(Adrastea)、木星环等细节清晰可见!


 7. 窥见系外行星的水蒸气和二氧化碳 



2022年8月25日,研究人员从距地球1150光年外、在2014年发现的一颗系外行星WASP-96b(记住它,后面要考)上,发现了二氧化碳存在的切实证据,这也是人类首次明确检测到了系外行星上存在二氧化碳!而在上图中,研究人员已经在首批公布的图片中发现了水蒸气。二氧化碳+水,好像能做些什么?


 8. M74星系和狼蛛星云 



2022年8月29日,韦布发布了M74星系,也就是通常所说的幻影星系(Phantom Galaxy)核心的图像。在这幅图像中,星系中心向外蜿蜒的那巨大的旋臂和其中细密的气体尘埃,满足了我们对于神秘星系核心的一切期待。如果说这是电影中的模拟画面也不为过,或者说,再精美的模拟也没有真实宇宙绚烂。



2022年9月6日,狼蛛星云(30 Doradus, or the Tarantula Nebula)细节图像公布。狼蛛星云位于大麦哲伦星系中,距离地球16万光年。这片星云也是过去几十年来已知的最热、质量最大的恒星的家园,里面蕴藏数千颗前所未见的早期恒星!这次,天文学家将韦布搭载的三部高分辨率红外仪器聚焦到了蜘蛛星云上,试图一窥早期恒星的演化过程。


 9. “老幺”海王星 



2022年9月21日,目光再次回到“家门口”。看完了大哥木星,太阳系老幺海王星的清晰照片被PO出,绚烂的光点及清晰的“裙摆”,加上粉粉的配色,很可爱有木有?!


 10. “创世之柱” 



2022年10月19日,距离我们6500光年的“创世之柱”(the Pillars of Creation)星云超清图像公布。1995年,哈勃天文望远镜首次观察到了,一看就是近30年。此次韦布公布的超清照片中,三维的山峰与周围的气体尘埃融为一体,而在这其中,无数恒星正在酝酿当中,真是没有辱没其“创世”之名。


 11. 沙漏星云 



2022年11月16日,韦布拍摄到的位于金牛座的暗云 L1527的沙漏状星云照片,这些在红外波段可见的“吞云吐雾”为我们揭开了恒星早期形成的图景,也让我们一窥恒星诞生的重要过程。不知是否是笔者的错觉:在沙漏的交汇处,有种“某种事物在诞生”的感觉。你是否也有同感呢?


 12. 明亮的“迟暮” 



2022年11月17日,同样是在首期公布的图片中,GLASS(the Grism Lens-Amplified Survey from Space)项目组的天文学家们通过分析,在这幅绚烂的深景图片中,发现了两个异常明亮的星系,分别存在于大爆炸后大约4.5和3.5亿年(红移分别约为10.5和12.5)。3.5亿年,是人类目前为止发现的距离大爆炸最近,也是年龄最长的星系!但明明已近迟暮的它,为什么仍如此明亮呢?


 13. 有大气层的系外行星 




2022年11月22日,关于WASP-96b(还记得哪里提到过吗?)的研究再获喜报!通过对其光谱的研究,天文学家们确定了WASP-96b上有大气层!且内含二氧化硫,加之之前发现的钠、钾、水蒸气、一氧化碳和二氧化碳,WASP-96b无疑将成为未来很长一段时间“宜居行星”的大热门(上图为艺术图,非实拍)。


 14. 土星的“月亮” 



2022年12月1日,韦布又发布了一组重要的图像,土星的“月亮”——土卫六(Titan)。韦布上的近红外相机NIRCam等仪器通过对土卫六的拍摄,能够清晰地辨认出土卫六上的云层(Cloud A和Cloud B)随时间的推演而移动。随后的分析也确认土卫六上的克拉肯海(Kraken Mare)是一个甲烷海,贝莱特(Belet)则是一个深色的沙丘。看来土星的月亮要比咱们地球的欢实多了。


 15. 明亮的螺旋星系 



2022年12月21日,异常明亮的螺旋星系NGC 7469高清照释出!这个位于飞马座,距离地球2.2亿光年的大家伙直径足有9万光年。相较于其它细节,图片上自星系中心发出的六条明亮对称红光非常显眼,而另一对水平暗光则隐藏在中心区域。其实,这些光线并不是NGC 7469发出的光,六条红光是光线在韦布每块六边形镜片边缘所产生的衍射尖峰(diffraction spike),而另外两条暗光则是由帮助支撑韦布副镜的垂直支柱衍射产生的。


 在最后 


前面我们提到,韦布有四大科学目标及任务:早期宇宙、不同时代的星系、恒星的生命周期。韦布从调试完成到现在,仅仅半年时间,就带给我们如此多的惊喜。其所展示出的实力,堪称划时代!今天的美图大赏背后,是无数天文学家、工程师等科研工作者20余年的(1996年韦布项目已经启动)付出与积淀,是海量的数据分析、处理、整合。


韦布,已经打开了一个观察宇宙的清晰窗口,让我们得以窥见更深的宇宙,更清晰的细节。更值得期待的是,韦布正在严格按照计划好的观测时间表进行观测,第一年的观测计划还包括两颗“超级地球”——满是熔岩的55 Cancri e和没有空气的LHS 3844 b。2023年,让我们一起见证韦布观测到的宇宙更多细节!


* 注:除头图外,正文图片皆来自NASA, ESA, CSA, STScI

制版编辑  |  Livan






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