“发现的新时代”：我们现在可以看到有史以来最深的太空红外视图
美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜揭示了迄今为止观测到的最深的图像，为波士顿大学的天文学家开辟了新的澳门威尼斯人注册网站研究机会和探索途径
詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的五张照片之一：船底座星云（上图）揭示了一个以前看不见的恒星诞生的空间区域。据美国宇航局称，星云云的最高峰大约有7光年高。
“发现的新时代”：我们现在可以看到有史以来最深的太空红外视图
美国宇航局的詹姆斯韦伯太空望远镜揭示了迄今为止观测到的最清晰的图像，为波士顿大学的天文学家开辟了新的澳门威尼斯人注册网站研究机会和探索途径
本周二，美国国家航空航天局（NASA）公布了迄今为止所见过的最清晰的深空照片，令科学家和外太空迷们震惊不已。一位科学家甚至感动得流下了眼泪。这五张照片来自有史以来发射到太空的最大的红外望远镜，詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST，简称韦伯）。自2021年12月25日从法属圭亚那起飞以来，韦伯一直在绕太阳运行，这些令人惊叹的全彩图像只是未来20年望远镜预期的开始。
这些图像让我们看到了一颗奄奄一息的星云，被称为南环星云，它以红色和蓝色的光横跨黑色的太空背景，中间有一颗闪烁的恒星，还有船底座星云，它看起来像一座崎岖的山脉，映衬着深蓝色的夜空，年轻的恒星在整个地区闪闪发光。
“JWST将在广泛的尺度上对物体的澳门威尼斯人注册网站研究取得巨大的进步——从系外行星的细节到最遥远的星系。它将打开探索宇宙的新窗口，”波士顿大学艺术与科学学院天文学副教授伊丽莎白·布兰顿（Elizabeth Blanton）说。系外行星是太阳系之外的行星，通常围绕其他恒星运行。
斯蒂芬五重奏（左）和南环星云（右）都揭示了从未见过的星系群和星云物体的细节，这些物体是由垂死恒星排出的气体云和尘埃云。
布兰顿澳门威尼斯人注册网站研究的是星系团，就像韦伯拍摄的第一张图像（下图），在主要揭示前一天的白宫特别预告活动中展示的那样；这是SMACS 0723星系团的遥远宇宙的最深和最清晰的红外图像。被称为“斯蒂芬五重奏”的5个星系组也被照相机捕捉到——这是由近1000个独立文件构建的最终图像——并为早期宇宙中的星系演化提供了新的见解。
布兰顿说：“凭借它的灵敏度和分辨率，JWST将能够发现和澳门威尼斯人注册网站研究遥远的星系团和个体星系，这些星系在宇宙的早期从未被观测到过。”她并不是唯一一个对韦伯项目的结果感到兴奋的波士顿大学天文学家——这个项目涉及了几十年的规划和一个国际科学家团队。中科院天文学副教授、天体物理澳门威尼斯人注册网站研究所所长凯瑟琳·埃斯帕拉特（Catherine Espaillat）将利用韦伯望远镜的数据观测原行星盘。
“原行星盘是由构成行星的尘埃和气体组成的，我们将利用这些光谱来测量气体的成分和尘埃颗粒的特性，”埃斯帕拉特说。她的团队希望获得中红外波长的高分辨率数据，这是我们的眼睛无法探测到的一种光。船底座星云是一个恒星形成区域，这张照片最能引起她的共鸣，因为这是她澳门威尼斯人注册网站研究的领域——这张照片揭示了她所澳门威尼斯人注册网站研究的云的更精细的细节。
这张星系团SMACS 0723的图像，也被称为韦伯的第一个深空，甚至捕捉到了最微弱的物体，比如数十亿年前的星系的小点。根据美国宇航局的说法，从正确的角度来看，这片广阔的宇宙覆盖了一片天空，大约是一粒沙子的大小。
“这些发现是一件大事，因为它们开启了天文学发现的新时代，”她说。“JWST预计将运行20年，因此毫无疑问，它将带领我们走上我们甚至还没有想到的探索新道路。JWST将帮助我们回答行星如何形成及其可居住性的问题。”
Philip Muirhead是中科院天文学副教授，也是波士顿大学珀金斯望远镜天文台的副主任，他澳门威尼斯人注册网站研究系外行星和像褐矮星这样的低质量恒星。来自韦伯的数据可以帮助他和他的团队分析遥远行星的大气，寻找生命的迹象，比如水或氧气。
“我们很高兴望远镜能正常工作，”穆尔黑德说。
为了进一步了解韦伯图像的意义，the Brink与Muirhead坐下来讨论了望远镜是如何获得如此精美的宇宙图像的，以及它将如何有助于寻找其他行星上的生命以及我们对整个宇宙的理解。
问&一个
菲利普·穆尔黑德
濒危时刻: 是什么让这一刻如此特别？
穆尔黑德：望远镜越大，它能收集的光就越多。这意味着明亮的物体变得更亮，你甚至可以看到微弱的物体。由于光的波动性质，望远镜越大，你能看到的天体物理物体的细节就越清晰。地面上有比JWST更大的望远镜，但从地面上看，你必须处理地球的大气层，这往往会使图像模糊，而且你没有更高分辨率的优势。
濒危时刻: 你看到这些照片的第一反应是什么？
穆尔黑德：嗯，我们确实看到了这种效果！白宫发布的第一张照片是一张深刻的照片；我想，这是对一个被充分澳门威尼斯人注册网站研究的空间区域进行了11个小时的曝光，该区域包含星系团——一群离我们很近的星系，然后是成千上万个更远的星系。例如，如果你将哈勃太空望远镜拍摄的同一区域的图像与JWST的图像进行比较，你会看到更多模糊的小点。
濒危时刻: 这些点是什么？
穆尔黑德：那些微弱的小点，大多数是非常非常遥远的星系，非常非常遥远。我喜欢在课堂上说望远镜就像时间机器。光以有限的速度传播，所以距离越远的东西，你看到的是过去的东西，因为光到达地球需要时间。你在JWST（星系团）的图像中看到的最微弱的东西是过去数十亿年的。JWST的主要科学目标之一是澳门威尼斯人注册网站研究星系最初是如何形成的。它们最初是如何出现的？最初星系中的恒星是什么样的？当我看到这张照片时，我很兴奋因为我想，我们将在大爆炸后不久开始看到星系，一些非常非常早期的星系。
濒危时刻: 我知道詹姆斯·韦伯望远镜的任务之一就是澳门威尼斯人注册网站研究系外行星，寻找适合居住的行星。你能解释一下他们目前的发现吗？
Muirhead:是的。他们对一颗系外行星进行了观测，JWST在许多不同的波长下观测到（这颗行星从它的主星前面经过）。其中一个目标是观察在其他恒星的可居住区域内运行的类地行星的大气层。他们从一颗非常热的气态巨行星开始，他们这样做是因为他们知道他们应该看到一些东西。他们在光谱图像中展示了[对系外行星WASP-96 b的大气观测]——这不是一张漂亮的图片，但对于我的澳门威尼斯人注册网站研究领域来说，这实际上是最令人兴奋的事情。你可以看到一些凸起处写着水。在这些凸起的顶部，水是不透明的，行星看起来更大。在凸起的底部，水是透明的，行星看起来更小。从以前的数据中已经知道了这一点。奇怪的是，他们也画出了最适合的模型，蓝线。这是对这颗行星大气的最佳估计。它们实际上不太匹配，你可能会觉得很尴尬，但这实际上很令人兴奋，因为这意味着我们的大气模型缺少了一些分子成分，或者缺少了一些其他元素。
濒危时刻: 为什么找到水这么令人兴奋？
至少在地球上，类地行星表面的液态水是所有生命所必需的。如果我们以类似的方式假设其他行星上有生命形式——这是一个很大的假设，但这是我们真正需要做的——那么我们就会非常兴奋地发现在其他行星表面存在液态水的证据。如果我们在（另一颗行星的）大气中看到水，那将是令人兴奋的，因为这意味着表面可能存在水。对于像这样的气态巨行星，就没那么令人兴奋了。但令人兴奋的是，我们知道我们可以探测到它。我们之前已经在气态巨行星的大气中发现了水，但真正令人兴奋的事情发生在JWST开始指向类地行星时，因为那时我们可以开始寻找液态水和氧气存在的证据，而液态水和氧气在地球上是由生命产生的。这是一个非常困难的观测需要对凌日事件进行大量的测量。有一个特殊的系统将在明年被观测到，叫做TRAPPIST-1，它有三颗类地行星，它们的轨道距离可能有液态水，所以我们可能会在明年看到它们是否有液态水，这将是非常非常令人兴奋的。
濒危时刻: 韦伯的数据将如何帮助你推进澳门威尼斯人注册网站研究？它能帮助你提出和回答什么样的问题？
我们的实验室正在进行行星搜索寻找围绕褐矮星运行的类地行星。实际上，我们现在有一颗候选行星，可能最终会成为一颗真正的行星。但在我们确定它是一颗行星之前，我们需要再次看到它经过。所以望远镜的工作确实是个好消息，因为这意味着当我们发现更多澳门威尼斯人注册行星的候选行星时，或者如果我们发现新的潜在行星，我们就可以向JWST提议去澳门威尼斯人注册网站研究它们的大气。这实际上是我们最初获得拨款进行澳门威尼斯人注册网站研究的原因。我们想找到这些天体，因为我们想用JWST来澳门威尼斯人注册网站研究它们的大气层。
为简洁明了，本文经过编辑。
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