科普：“一粒沙”中的星系团——詹姆斯·韦布空间望远镜拍到了什么

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新华社北京7月12日电 面对浩瀚无垠的宇宙，人类总是充满了好奇：宇宙究竟是如何起源的？有没有地外生命存在？詹姆斯·韦布空间望远镜正是带着这种使命，开启了它的太空旅程。如今，它拍到了迄今最遥远、最清晰的宇宙红外图像。

“如果你把一粒沙放在一臂远的指尖上，这就是你正看到的宇宙的一部分——不过是宇宙中的一个小点。”美国航天局局长比尔·纳尔逊11日在介绍韦布空间望远镜拍摄的首张全彩宇宙深空图像时如此比方。也就是说，望远镜看这片宇宙区域，相当于我们看指尖上的一粒沙。

这“一粒沙”中却包含了一个星系团。美国航天局介绍说，图像上是“SMACS 0723”星系团，其中包含数千个星系。图像展现的是该星系团约46亿年前的样子，因为它离我们约46亿光年，望远镜现在收到的光是它很久以前发出的。

图像上有一部分是来自“宇宙大爆炸”不久后的光，也就是130多亿年前。美国航天局表示，“SMACS 0723”星系团的总质量使其可以产生“引力透镜”效应，放大了它背后更遥远的星系。清华大学天文系副教授蔡峥曾在谈到韦布空间望远镜时说，它现在探测到的有些光是从特别远的星系传过来的，比如130亿年前就发出来的光到现在才被望远镜捕捉到，而当时的宇宙还处于婴儿期，因此人类有望通过望远镜看到宇宙婴儿时期的样子。

这张图像让人类以前所未有的清晰度看到了宇宙中的这个小点。韦布空间望远镜的近红外相机将遥远的星系清晰聚焦，图像上有以前从未见过的微小结构，包括星团和漫射特征等。美国哈佛大学天文学家迪米塔尔·萨塞罗夫说，乍看这张图像，觉得“我们之前见过这个”，但仔细看图像细节后，才发现这是非常漂亮的结果，“完全值得等待”。

经过多次推迟，韦布空间望远镜于2021年12月25日从法属圭亚那库鲁航天中心发射升空。它目前位于围绕日地系统第二拉格朗日点的运行轨道，距地球约150万千米。据美国航天局介绍，韦布空间望远镜是该机构迄今建造的最大、功能最强的空间望远镜，其主镜直径6.5米，由18片巨大六边形子镜构成，配有5层可展开的遮阳板，总造价约100亿美元。

韦布空间望远镜由美国航天局与欧洲航天局、加拿大航天局联合研究开发，被认为是哈勃空间望远镜的“继任者”。哈勃空间望远镜主要在可见光和紫外波段观测，而韦布空间望远镜观测波长范围是600纳米至28.8微米，主要处于红外波段。

红外观测有何优势？不同于紫外线和可见光，波长较长的红外线能绕过有些尘埃，可让望远镜看到隐藏在尘埃云背后的天体。更重要的是红外观测有助于科学家“以更近距离看到万物起源”。随着宇宙持续膨胀，早期发光天体发出的紫外线和可见光朝光谱的红端移动，最终以红外线的形式在今天抵达近地空间，这种现象称为“红移”。红外望远镜有助于观察相关现象。

韦布空间望远镜任务目标主要有4个方面：寻找宇宙中诞生的第一批星系；研究星系演化的各阶段；观察恒星及行星系统的形成；测定包括太阳系行星系统在内的行星系统的物理、化学性质，并研究其他行星系统存在生命的可能性。

刚刚发布的这张图像，只是韦布空间望远镜拍摄的首批全彩图像之一。美国航天局12日还将发布更多图像，涉及太阳系外一颗巨大气态行星，还有恒星在其中诞生和灭亡的星云等。韦布空间望远镜的观测将帮助研究人员更深入了解有关天体的质量、年龄、历史和成分。