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韦伯望远镜图像提供了一个进入宇宙的新窗口

宇宙诞生于 138 亿年前的黑暗中,即使在数亿年后第一批恒星和星系形成之后,它们也仍然是黑暗的。 它们灿烂的光芒,被时间和不断膨胀的宇宙拉长,变暗到红外线,使它们——以及我们起源的其他线索——无法被每一个眼睛和仪器看到。

到现在。 周二,有史以来最强大的太空天文台詹姆斯韦伯太空望远镜提供了一张壮观的幻灯片,展示了我们以前看不见的新生宇宙。 古老的星系像黑色天鹅绒上的珠宝一样披在天空上。 星际尘埃的积云深处闪耀着新的恒星 遥远系外行星大气中的水蒸气暗示。

它们的总和既是对宇宙的新愿景,也是对曾经看起来很新的宇宙的愿景。

“它一直都在那里,”位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的天体物理学家、望远镜的运营经理简·里格比 (Jane Rigby) 说。 “我们只需要建造一个望远镜就可以看到那里有什么。”

韦伯望远镜——美国宇航局吹嘘的哈勃太空望远镜的继任者,30 年和近 100 亿美元的制造——有能力进入这个宇宙历史领域,研究第一批恒星和星系,并更接近,寻找潜在的宜居世界. 这是美国宇航局、欧洲航天局和加拿大航天局之间的合作。

“我们正在寻找大爆炸中的第一批东西,”望远镜的高级项目科学家约翰马瑟说。

周一下午,拜登总统在介绍美国宇航局官员和天文学家所称的迄今为止拍摄的最深宇宙图像时提供了先睹为快,随着美国宇航局研究的更多数据的继续,这一迹象可能会在本周结束之前通过。

这张来自一个名为 SMACS 0723 的遥远星团的图像揭示了散布在天空中的更遥远星系的存在。 来自这些星系的光,被星团的引力场放大到可见度,是在 130 亿年前出现的。

眺望太空就是回顾过去。 光以每秒 186,000 英里(或每年近 6 万亿英里)的速度在真空中传播。 观察一颗 10 光年外的恒星,就等于看到它在 10 年前就已经存在,那时光离开了它的表面。 恒星或星系越远,它就越老,这使得任何望远镜都成为一种时间机器。

天文学家推测,最远、最早的恒星可能与我们今天看到的恒星不同。第一批恒星由大爆炸遗留下来的纯氢和氦组成,它们可能变得比太阳大得多——然后很快。坍缩并猛烈地变成现在大多数星系中心都存在的那种超大质量黑洞。

这些新照片是在戈达德太空飞行中心举行的一个一小时的仪式上推出的,该中心由该中心负责科学传播的助理主任米歇尔·塞勒主持,在世界各地都有视频站。几英里外的太空望远镜科学巴尔的摩研究所尖叫着,一群拥挤的天文学家尖叫着,哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇哇。

一张红外天空图显示了斯蒂芬五重奏,五个星系在飞马座中非常密集。 四个人如此紧密地参与重力舞蹈,以至于他们最终会合并。 事实上,当两个星系撕裂恒星时,图像显示了一个正在升温的尘埃带。

观察南环星云(一颗爆炸恒星的残余物),可以发现被称为多环芳烃(PAHs)的复杂碳分子漂浮在中心。 这些分子在太空中漂流,在云中定居,然后产生新的恒星、行星、小行星——以及以后可能发芽的任何生命。

华盛顿大学天文学名誉教授布鲁斯巴利克说:“这些恒星中多环芳烃的形成可能是生命起源的一个非常重要的部分。” “我惊呆了。”

最引人注目的图像是船底座星云,这是一个巨大的、旋转的尘埃云,它既是恒星的孕育场,也是银河系中一些最明亮、最爆炸的恒星的家园。 在红外线中,这个星云就像一个迫在眉睫的被侵蚀的海岸悬崖,上面点缀着数百颗天文学家从未见过的恒星。

“我花了一段时间才弄清楚如何称呼这张照片,”望远镜的兼职项目科学家 Amber Straugn 指着一个陡峭的结构说。

博士。 斯特劳恩补充说,她不禁想到了星云的规模,充满了拥有自己行星的恒星。

“我们人类真的与宇宙相连,”她说。 “在这片风景中,我们是由相同的材料制成的。”

天文学家和世界各地的观影派对都给予了一致的宽慰和赞誉。

“这件事让我大吃一惊,”卡内基天文台的天文学家艾伦·德雷斯勒 (Alan Dressler) 说,他在 30 年前为望远镜的规划发挥了重要作用。 “我想我并没有我想象的那么厌倦。”

他补充说:“我们对宇宙的了解将与哈勃一样大,这确实意味着一些东西。我们正在进行一场大冒险。”

周二发布的照片​​和其他数据是由一小群成像专家和受众专家组成的,因为这些图像可以显示新望远镜的射程和威力——并让公众大吃一惊。

这些将在接下来的六个月内公布 NASA 早期发布科学计划的研究结果。 本周晚些时候将提供一些结果,包括比拜登先生周一更远的星系图像。 望远镜及其仪器测试期间收集的所有数据将于周四公布。

现在图像已经出来了,“会有一个天文学家疯狂喂食!” 加州大学圣克鲁兹分校的研究员、40 年前望远镜计划的发起人 Garth Illingworth 在一封电子邮件中写道。

旨在启动韦伯时代的早期发布科学计划包括对太阳系、星系、星际空间、大质量黑洞和恒星演化的研究。

木星及其众多有趣的卫星,例如即将到来的美国宇航局任务的目标欧罗巴,将是一个焦点。另外两项研究将专注于系外行星,包括距地球仅 40 光年的 Trappist-1 系统,其中有七颗行星围绕一颗微弱的红矮星运行。其中三颗行星是地球大小的岩石,围绕宜居带运行,那里的表面可能存在水。

正如哈勃太空望远镜在过去的三十年里定义了天文学一样,美国宇航局希望韦伯为急切等待自己与宇宙相遇的新一代研究人员定义这个领域。

花了很长时间,从下一代太空望远镜开始演变成红外望远镜,可以观察宇宙中最早的恒星和星系的热量。

随着宇宙的膨胀,那些最早的恒星和星系飞离地球的速度如此之快,以至于它们的光被转移到更长、更红的波长,就像救护车的警报声在它加速经过时转移到较低的音域一样。 最远和最早的星系和恒星,曾经是蓝色的,现在是红外线“热”辐射,肉眼看不见。 这也适用于天体生物学家非常感兴趣的碳、臭氧和其他分子的辐射。

一个早期的计划委员会得出结论,该望远镜的直径必须至少为 4 米(哈勃望远镜只有 2.4 米宽),并且对红外辐射非常敏感,并且将耗资 10 亿美元。 美国宇航局局长丹·戈尔丁(Dan Goldin)喜欢这个想法,但担心四米望远镜太小而无法看到第一批恒星,因此他将其尺寸增加到八米。

然而,望远镜的尺寸翻了一番,不再适合现有的火箭。 这意味着望远镜的镜子必须在太空中可折叠和展开。 NASA 最终选择了一面 6.5 米宽的镜子,其集光能力是哈勃的七倍。

此外,望远镜需要冷却至负 380 华氏度,以防止望远镜自身的热量吞噬遥远恒星的微弱辐射(一台仪器必须更冷,负 447 华氏度,仅比绝对零高几度). .) 这是通过将望远镜永久停在遮阳伞后面来实现的。

但是,开发和制造该仪器的所有挑战仍然存在。 1990 年,美国宇航局将哈勃望远镜送入轨道,并带有一面畸形的镜子。 仍然感到尴尬,该机构为新望远镜设计了一个漫长而昂贵的测试计划。 价格上涨至 80 亿美元,2011 年,国会几乎取消了该项目。

“韦伯成了一场完美风暴,”博士说。 德雷斯勒本人。 “它越贵,越重要的是它没有失败,这使它变得更加昂贵。”

在早期的测试中,遮阳板撕裂了。 “如果你正在使用价值 100 亿美元的望远镜,那么问题不小,”美国宇航局负责科学任务的副署长 Thomas Zurbuchen 说。 “很难知道什么是脂肪,什么不是。”

自 2011 年以来一直担任该望远镜项目经理的比尔·奥克斯 (Bill Ochs) 表示,韦伯望远镜代表了大约 20,000 名工程师、天文学家、技术人员和官员的共同努力。 它现在在一个名为 L2 的地方绕太阳运行,太阳和地球的联合引力场创造了一个稳定的休息场所。镜子由 18 个镀金铍六边形制成,暗示着一朵向日葵栖息在一把巨大的铲子的叶子上漂浮物 – 使望远镜保持寒冷并始终从我们的恒星指向的遮阳伞。

韦伯的所有烦恼在圣诞节早上都烟消云散了,法属圭亚那的一次完美发射使望远镜越过了数百个“单点故障”,并为他提供了两倍于预期的机动燃料,开启了在美国从事 20 年职业生涯的可能性。镜子在探测最短波长的光方面也比预期的要好两倍,从而提高了望远镜的分辨能力。

随着戈达德仪式于周二结束,博士。 Zurbuchen 和博士。 马瑟上台祝贺并赞扬了长期合作的团队。 马瑟说他从不担心望远镜会出故障,“虽然也许我应该有,”他补充道。

博士。 Zurbuchen 回击道:“我担心得到报酬。”

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