北京时间7月12日晚

詹姆斯·韦布空间望远镜

（JWST，以下简称韦布望远镜）的

首批科学图像正式亮相

它们向我们展示了一个全新的宇宙

……

好像听懂了但是又好像没懂？

没关系，先看图！

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上海天文馆的科普达人

上海天文协会副秘书长“水兄”施韡

分别用一句话概括了

首批公布的5张图片：

星系团 SMACS 0723：一臂之远的一粒沙子中竟然包含了上千个星系；系外行星 WASP-96b：首次详细揭示了太阳系外行星大气中水的特征；行星状星云 NGC 3132：展示了垂死恒星的华丽谢幕；斯蒂芬五重奏星系：拨开云雾，透视了超大质量黑洞附近的气体的速度与组成；船底座星云：透过浓密尘埃瞥见新恒星的诞生。

一个一个来看

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星系团 SMACS 0723

这是韦布望远镜的首张深场图像，显示的是一个编号为 SMACS J0723.3−7327 的星系团（可缩写为 SMACS 0723）。美国宇航局（NASA）表示，这是迄今最遥远、最清晰的宇宙红外图像。

它由数百个星系共同组成，距离地球大约46亿光年——也就是说，韦布望远镜收集到的这些光子，在它们从星系团启程出发时，我们的地球才刚刚诞生！

图中容易吸引人眼球的是一颗光芒万丈的星星。然而，它不过是银河系中一颗不知名的暗弱恒星，只是由于离我们较近，才一不小心成功抢戏。而亮星的下方、图片的中央，那几个明亮的、白色的、呈现圆形或椭圆形的斑点，就是星系团的成员。

在星系团的周围，还有几十条细长而弯曲的弧线，由于光线的“引力透镜效应”（gravitational lensing）被拉长变弯，看上去像融化了的太妃糖。它们事实上是更遥远的星系，每一个都拥有上千亿颗恒星。图像覆盖的广袤宇宙中这片星空的大小，相当于地面上的人展开手臂后观察上面的一粒沙。

在韦布这张照片里，科学家找到的最古老的一个天体，是左上角的一团红雾。经科学家计算，这个星系距离我们131亿光年！也就是说，它发出的光在宇宙中奔波了131亿年才来到我们这。

要知道，科学家推测宇宙诞生才大约137亿年，这意味着，这个星云呈现的，是宇宙儿童时期的样子。韦布望远镜还对它进行了光谱分析，分析出了宇宙诞生初期的星系元素构成，主要还是氢，氧和氖。

值得一提的是，韦布的“老前辈”哈勃空间望远镜也拍摄过同一片天区。哈勃的深场图通常累计曝光时间长达数天甚至两周，而拥有巨大镜面的韦布望远镜，仅花了12.5个小时，效果就超过了哈勃。

网上有人制作了哈勃和韦布观测SMACS 0723星系团同一位置时的对比gif，从模糊到清晰，细节也更多更丰富，肉眼可见的科技进步。

系外行星 WASP-96 b

WASP-96是一颗距离地球约1100光年的类太阳恒星，拥有一颗不同寻常的行星 WASP-96 b。据推测，这颗行星距离恒星只有700万公里，每3.4天就公转一周，其大小与木星相当，但质量只有木星的一半。

根据这些信息判断，这应该是一颗所谓的热木星，大气层顶部应该非常热，可达1000°C，这样的高温使得大气膨胀。其实韦布望远镜无法直接拍到它的影像，但行星大气中的原子和分子会吸收特定波长的光，也就是说，通过行星“凌日”时的恒星光谱，科学家可以间接“看到”。

类太阳恒星 WASP-96的光谱，透露了绕它旋转的行星WASP-96 b的大气成份 | NASA/ESA/CSA/STScI

这张图片事实上是行星WASP-96 b 发生凌日时，类太阳恒星 WASP-96 的光谱。从图中我们看到WASP-96 b 大气中存在显著的水蒸气。记录到的数值波动还反映出行星大气中含有云和霾的特征。

韦布望远镜强大的光谱分辨本领，让我们获得了有史以来最清晰的系外行星大气成分的数据。这张图片也验证了韦布望远镜观测系外行星的能力。通过这种方法，我们有望获得更多关于系外行星大气的信息，从而判断该行星是否宜居，甚至侦测其有无生命活动迹象。

通过凌星探测行星大气成分的原理 | 水兄制图

行星状星云 NGC 3132

NGC 3132 是一个距离地球约 2000 光年的行星状星云，被称为南天环状星云。它的前身是一颗类似太阳的恒星，核心燃料耗尽后快速膨胀成为一颗红巨星。最终外层物质扩散脱离星体，核心则坍缩成白矮星，核心外围的物质以更高的温度、更快的速度被推出去。

哈勃望远镜同样关注过这个星云

“视力提升”的效果如图↓

如宝石般璀璨

韦布为它拍下多张照片，上图由近红外相机（NIRCAM）拍摄，下图由中红外相机（MIRI）拍摄。除了比哈勃更清晰的成像之外，更长的波长还让科学家确认，NGC 3132 的中心实际上是两颗恒星。此前科学家通过各种其他观测和模型，很早就知道这个星云的中心有一对双星，但是一直都只能拍到其中的一颗。 这次终于看到了那颗暗淡的红色星星，也证实了科学家的双星理论！

这颗红色恒星还没有走到生命的终点，而星云中心那颗较暗的亮点，便是恒星死亡后留下的“尸体”—— 一颗个头只有地球大小的白矮星。这样精细的结构有助于我们了解像太阳这样的恒星死亡时的情况，了解上一代恒星抛射出去的物质如何“化作春泥”，成为下一代恒星形成所需的养料。

斯蒂芬五重奏星系

斯蒂芬五重奏星系实际上由两部分组成：其中4个星系构成一个相互作用的小星系群，距离地球约3亿光年；另一个为前景星系，也就是画面左侧那个，离地球只有4000万光年，跟其他4个没有物理上的关联。

照例先来看

哈勃与韦布的成像对比

近红外相机拍摄的图像，显示了该星系群中相对较冷的气体和尘埃。

而在中红外图像上，NGC 7139 （上方）星系中心显得非常明亮。这是来自一个超大质量黑洞外围的光芒。

船底座星云

在船底座的南部，有一个弥漫着气体和尘埃的巨大星云，叫作船底座星云（Carina Nebula）。它距离地球约8000光年，是银河系最活跃的恒星形成区之一，被形象地称为“恒星托儿所”。

这张图同样也是近红外相机所拍。山峦一样的结构是星云里的气体和尘埃。画面顶端显示出一些质量巨大、非常明亮的恒星，它们吹出的星风侵蚀着气体和尘埃，将它们一路向西推，就像海浪冲刷着沙滩一样，留下了泾渭分明的界线。

这张照片也被很多网友认为是首批5套图片中最美，细节最炸裂的一张。还有人拿出了梵高的《麦田群鸦》 作比较。

需要说明的是，韦布本来是没有“色彩”这个概念的。只不过为了便于展示，天文学家会给韦布在不同波长拍摄的图像人为赋上不同颜色，如此多波段合成之后，就成了这些“全彩色照片”。

25年花掉100亿美元

黄金大镜探索宇宙终极奥秘

对宇宙终极奥秘的探寻堪比一场跨时代的接力赛。坚持了30多年的哈勃望远镜由于对红外线的观测能力不足，难以捕捉到更古老，更遥远的红外线“冷光”；加上它位于地球附近的太空，容易受到各种干扰，还出现过几次故障。因此，美国宇航局NASA于1996年立项开发韦布望远镜，用于观测更遥远更深空的宇宙。

科学界曾作过一个形象的比喻：哈勃望远镜能观测的是成年，青年的星系。而韦布太空望远镜能观测到的是更遥远的幼儿，婴儿时期的星系。 可以说，韦布望远镜就是为探索宇宙起源这类终极奥秘而生的！

随着科学家对太空有了更多了解，他们想要探知的问题也变多了。韦布望远镜的发射从2007年推迟到了2021年，预算也从最早的5亿美元变成了100亿美元。它还被许多天文爱好者戴上了“鸽王”的帽子。

目前，韦布望远镜的使命是帮助科学家了解这七大问题：

1.宇宙中第一颗恒星什么时候、在哪里形成？

2.超大质量黑洞的起源是什么？

3.暗物质是冷的吗？

4.大质量恒星如何爆炸成超新星？

5.像地球这样的行星上的水是从哪里来的？

6.最有希望的系外行星可以孕育生命吗？

7.宇宙膨胀率是否打破了目前的宇宙学模型？

韦布望远镜包含主镜，副镜，科学仪器，稳定翼，防光罩，天线，太阳能阵列，航天器总线几大部分。被称为“人类天文史上最精妙的仪器”。

从有18个六边形组成的精密黄金反射主镜面……

到利用声波再生器来实现热量交换的脉管制冷机（没错，就是用声波来制冷，连工程师都认为它是“整个望远镜里最魔幻的部件”）……

再到自燃推进剂推进器系统，每个部分都用上了当时最顶尖可靠的科技。

当然，最重要的还是这组仪器，韦布太空望远镜用于拍照的核心设备，近红外摄像机（Near-Infrared Camera，NIRCam）。它是韦布的眼睛，人们需要通过它来捕捉哈勃望远镜也触不可及的深空。

除了这些仪器之外，更难的是让韦布太空望远镜成功展开。 它长20米，高14米，没有办法塞进任何一种火箭。只能折叠起来塞进火箭的整流罩内，等发射上太空之后，再一步一步从折叠体慢慢展开成完全体。

等比例模型对比

因此，韦布太空望远镜发射成功后刚进入太空的前十天，依旧是让科学家无比紧张的十天。展开的步骤中起码有300个容易出错、可能让100亿美元打水漂的地方……

要知道前辈哈勃望远镜所在的点是离地面570公里的近地轨道，出现“近视”的问题还能派宇航员前去修理，韦布基本只能靠自己校正了。

好在一切顺利，韦布望远镜的防光罩顺利展开。今年1月24日，韦布经过150万公里的长途跋涉，终于抵达了拉格朗日L2点，这是一处在地球太阳引力同时作用下保持相对静止，能稳定观测深空的点，我国的嫦娥二号也曾环绕拉格朗日L2点飞行过。

又经历了长达数月的一系列复杂的镜片校准和仪器测试，韦布才终于准备就绪。当科学家看到它传回的第一张照片时，现场一片欢腾，甚至有人被直接感动落泪。

韦布望远镜开工啦！| NASA

按照计划，韦布望远镜将运行10年。不过NASA表示，它完全可以支撑20年。

上面公布的这五组图像，只是韦布正式工作第一周带来的成果。未来的每一周，它都会给我们带来源源不断的惊喜。

这不过是个开场

宇宙的秘密

我们将知道更多

上海新闻广播综合自果壳、都市快报、英国那些事儿等

编辑：玫瑰砂

责任编辑：陈敏