2022年12月14日|韦布空间望远镜周年:它为何如此卓越

2022年12月14日 , 《自然》(Nature)杂志公布了2022年度时代人物(Nature’s10) , [1]位列榜首的是詹姆斯?韦布空间望远镜(JamesWebbSpaceTelescope , 以下简称为韦布 , 除非原文直接引用)的项目科学家、天体物理学家JaneRigby 。
《自然》杂志给JaneRigby的称号是“天空猎手”(Skyhunter) , 并称她为“开拓性的天文学家” 。 她入选的原因是“在使詹姆斯?韦布空间望远镜进入太空并正常工作、为研究宇宙提供了巨大的新能力方面扮演了关键角色 。 ”[1]
2022年12月14日|韦布空间望远镜周年:它为何如此卓越
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图:Nature’s10的网页截图 。 图片来源:[1]
2022年12月15日 , 《科学》(Science)杂志列出了2022年度十大科学突破 , 位列第一的是韦布的成功运行 。 [2][注1]相关网页顶端为韦布主镜面的一部分的艺术图 。
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图:《科学》杂志介绍2022年度十大科学突破的网页顶端截图 。 图片来源:[2]
韦布与推动它的天文学家获得的荣誉是韦布获得巨大成功的一个佐证 。 那么 , 发射至今仅一周年的韦布获得了哪些重要成果 , 以至于它与推动它的科学家获得如此殊荣?它为何会如此强大?它的成功对我们有什么启迪意义?
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图:韦布的艺术想象图 。 图片来源:[3]韦布获得了什么成果?
从2021年12月25日升空开始 , 韦布已经在太空中度过了整整一年时间 。 在这一年时间里 , 地面上的科学家们先用约半年时间让它实现了轨道转移、几百个操作与测试 。 此后 , 韦布进入观测状态 , 天文学家将它获得的第一批观测数据处理为图像 , 于2022年7月11与12日先后公布 。
这批图像包括:星系团SMACSJ0723.3-7327所在的天区的长时间曝光照片、系外行星WASP-96b的母恒星WASP-96的光变曲线与透射光谱图、南环状星云的图像、5个星系构成的“斯蒂芬五重奏”(Stephan'sQuintet)的图像、船底座星云的一片区域(NGC3324)的图像 。 我们此前已经介绍过这批结果 , 此处不再赘述 , 有兴趣的读者可点击阅读《百亿美元投资获回报:韦布空间望远镜的第一批照片有多强?》 。
第一批图像的品质与清晰度既满足了公众的审美 , 更满足了专业的天文学家的要求 , 证明了韦布的卓越性能 。 可以说 , 韦布出道即巅峰 。 在这个巅峰之后 , 韦布并未走下坡路 , 而是在不同的领域继续攀登新的巅峰 。
我们可以分领域简单总结第一批成果与至今获得的新成果 。
在“深场”领域 , 韦布观测了不同的天区 , 拍摄到众多高红移(远距离)星系 , 其中一些星系的距离打破此前由“哈勃”观测到的最远距离星系保持的记录 。 对这些星系的深入研究将直接深化人类对早期宇宙内星系性质的认识 。 韦布在这方面的成功让人们相信它有望发现宇宙第一代星系与第一代恒星 , 它们形成于宇宙大爆炸之后大约1-2亿年 。
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图:韦布在当年“哈勃超级深场”(HubbleSpaceTelescope’sUltraDeepField)项目观测的区域进行观测后得到的红外深场伪色图 。 韦布的近红外光谱仪(NIRSpec)获得了其中一些星系的光谱 , 图中给出了其中4个星系的红移:13.20、12.63、11.58与10.38 。 在红移为13.20时 , 宇宙年龄不足4亿年 。 图片来源:[4]
在星系领域 , 韦布拍摄了“斯蒂芬五重奏”、车轮(Cartwheel)星系、活动星系NGC7469等星系的图像 。 对这些星系的观测与研究为人们了解这些星系内的恒星、气体与尘埃分布等信息提供了重要依据 。