原文作者：Alexandra Witze

接近時間黎明的星系，洞察有史以來最深遠的夜空。

等待終于結束。美國宇航局的韋布空間望遠鏡的第一張科學圖片已經發布，天文學家們為之目眩神馳。美國總統喬 · 拜登（Joe Biden）7 月 11 在白宮舉行的新聞發布會上發布了這張歷史性的圖片，這是遙遠宇宙中迄今最深遠的天文圖像。美國國家航空航天局（NASA）于 7 月 12 日公布了更多圖像（見 " 韋布望遠鏡拍攝的首批照片 "）。

韋布望遠鏡發布的第一張圖片，展示了 46 億年前出現的 SMACS 0723 星系團。來源：NASA、ESA、CSA 和 STSCI

這首張圖片在揭曉之前得到嚴格保密，它展現出了這臺望遠鏡變革性的能力。圖中顯示了飛魚座數千個遙遠的星系，比以往見過的任何星系都要微小，所拍攝的天空區域相當于一臂之遙的一粒沙那么大。

它顯示出了 " 宇宙歷史上有記錄的最古老光線，來自 130 多億——我重復一遍—— 130 億年前，" 拜登發布圖像時說，" 這實在是深不可測。"

" 我深感驚奇，" 加利福尼亞大學爾灣分校天文學家 Vivian U 說，" 我就在圖上劃啊劃，弄清里面每一個點以及它們為什么在那里。"

科學家們期待著韋布這個有史以來發射到太空的最大望遠鏡，能夠革新宇宙研究。人們已經挑選出了即將發布的第一批圖像，包括深空拍攝，它們涵蓋了這臺望遠鏡的所有主要科學目標：早期宇宙、星系和恒星演化，以及太陽系以外的行星。

韋布望遠鏡拍攝的首批照片

韋布望遠鏡拍攝到了斯蒂芬五重星系（Stephan's Quintet）——一個各成員星系相互碰撞的星系群，這些錯綜復雜的宇宙碰撞觸發了恒星的誕生。韋布望遠鏡能感知紅外光，因此它能穿透星系周圍的塵埃，揭示星系中心超大質量黑洞附近氣體的速度和組成。（NASA, ESA, CSA, and STScI）

上圖顯示了船底星云（Carina Nebula）中名為 NGC 3324 的年輕恒星形成區的邊緣，可能會讓人想起哈勃太空望遠鏡拍攝的一張圖像。韋布望遠鏡的照片首次揭示了之前不可見的恒星誕生區。（NASA, ESA, CSA, and STScI）

南環星云是一個由氣體和塵埃組成的發光殼，這些氣體和塵埃由一顆接近生命末期的恒星噴出。這兩張照片是韋布望遠鏡在略微不同的紅外波段上分別拍攝的，展示了中央恒星周圍氣體波紋的超清細節。（NASA, ESA, CSA, and STScI）

近日發布的第一張圖像捕捉到了巨大熱氣態系外行星 WASP-96b 的蒸汽狀大氣的光譜。該光譜顯示了水的獨有特征以及云霧存在的證據。（NASA, ESA, CSA, and STScI）

變革的望遠鏡

與哈勃太空望遠鏡（最大和最著名的太空望遠鏡之一）不同的是，韋布主要探測紅外波長。通過研究紅外光，它可以穿透遮蔽新生恒星的塵埃云，能夠以前所未有的 " 遠見 " 窺看宇宙。韋布 " 不是二號哈勃——它真的是一個非常不同的望遠鏡 "，退休天文學家、圖像處理者 Zolt Levay 說，他為哈勃影像工作了幾十年。" 我們正注視著的是不可見光。"

極為遙遠的星系只能在紅外波段看到，因為宇宙的膨脹把它們的光從電磁波譜可見部分移到了紅外。韋布的第一張深空圖像表明，這種效應在一個名為 SMACS 0723 的星系團周圍十分明顯，該星系團距離地球約 40 億光年。星系團的引力彎曲并放大了它背后天體的光，使天文學家能夠一窺極其遙遠之物。

" 那些扭曲了的星系吸引了我的注意，" 加拿大麥吉爾大學的天文學家 Lisa Dang 說。" 它們看上去和其他我們所知的星系都不一樣。"

韋布首張圖像顯示的星系或許可以追溯到 130 億年前，幾乎接近 138 億年前宇宙創生的大爆炸。這讓人想起哈勃拍攝的一些標志性深空圖像。其中第一張是在 1995 年圣誕節期間花了十天拍攝的，它顯示出在一片看似空曠的天空中，點綴著數千個前所未見的星系。韋布完成第一張圖像只用了 12.5 個小時，相比之下，哈勃觀測其他深空花了好幾個星期。

韋布還有光譜學專長，這是關于不同波長的光如何與物質互相作用的研究。韋布以后會產出天體的紅外光譜，它們能揭示這些物體的化學組成——達到影像無法實現的水平。斯坦福大學的歷史學家 Elizabeth Kessler 說 " 這里頭會產生一些真正激動人心的科學成果 "，她曾研究過哈勃圖像的審美沖擊。

在多年延誤和超支數十億美元之后，韋布的首批圖像算是有點揚眉吐氣了。這臺望遠鏡的最初設想提出于 1989 年，最終花費了 NASA 近 100 億美元。它是有史以來最復雜的太空望遠鏡。在發射時，6.5 米寬的主鏡必須折疊起來，然后像蝴蝶展翅一樣經過一系列令人焦慮的操作才能打開（參見：展翅、撐傘、降溫：韋布望遠鏡的部署有多復雜？）。工程師們不得不多次測試其網球場大小的遮陽板（由薄如蟬翼的鋁涂層聚合物薄膜制成）確保其能夠正常展開，在外層空間的深寒之中保護望遠鏡的儀器。

為了讓望遠鏡成為現實，NASA 的合作伙伴——歐洲和加拿大的航天機構，總共又貢獻了約 10 億美元。韋布最終于 2021 年 12 月發射，并花了 6 個月時間準備科學儀器；預計它將至少運行 20 年。

舉世矚目

韋布是以 James E. Webb 的名字命名的，他在 20 世紀 60 年代阿波羅探月的熱潮之中管理美國國家航空航天局。一些天文學家呼吁為該望遠鏡重新命名，因為 James Webb 在 20 世紀 40 年代末和 50 年代初在美國國務院擔任過重要的領導職務，在美國政府識別和解雇男女同性戀雇員時這個部門處在前沿。NASA 說沒有表明望遠鏡需要更名的證據。其代理首席歷史學家和另一位歷史學家還在繼續研究這個問題，預計很快會報告他們的發現。

來自韋布的第一批圖像只是它未來科研成果的冰山一角。這些圖像拍攝的是過去幾周里 120 個小時的觀測。即將進行的研究包括對木星和土星、被稱為紅矮星的小而昏暗的恒星、正在相互碰撞的遙遠星系，以及其他恒星周圍的熱巖質行星的探索。Vivian U 在韋布上有觀測時間，她已經在期待著周四（7 月 14 日）從望遠鏡上得到第一個數據。韋布團隊會把并合星系的觀測結果上傳到一個網站，供她和同事訪問。

Levay 還記得他曾參與到哈勃一些最具標志性的圖像的發布工作，例如在宇航員訪問地球軌道望遠鏡、升級儀器之后拍攝的照片。他說：" 你知道全世界都看著，可得做好了。"

韋布似乎正是如此。" 我覺得它的工作超出了任何人的預期。這可太棒了。" Levay 說。

原文以 Landmark Webb telescope releases first science image — astronomers are in awe 為標題發表在 2022 年 7 月 11 日《自然》的新聞版塊上