韋伯望遠鏡成果豐富，項目專家喬納森·盧寧這樣解讀

韋伯太空望遠鏡（JWST）首批成果發佈後，引發全球關注。7月14日，美國ABC10頻道發佈了對項目組主要科學家之一、康奈爾大學教授喬納森·盧寧（Jonathan Lunine）的採訪視頻。觀察者網特翻譯如下：

問：韋伯太空望遠鏡的這些照片告訴了我們什麼？

喬納森·盧寧：首先也是最重要的，這些照片告訴我們韋伯望遠鏡的性能甚至優於設計要求。圖像非常清晰，真的敏鋭地展現了細節。我們不僅看到了前景中的物體，還看到了所有這些在背景中的星系。這説明韋伯望遠鏡可以成為強大的工具，發現宇宙裏的許許多多物體。

而這些圖像本身包含一些非常酷的信息，包括相對靠近我們自己的太陽系的，以及數十億光年外正在發生的事情。

問：我們現在知道哈勃和韋伯太空望遠鏡是完全不同的，你能解釋下它們的一些區別嗎？

喬納森·盧寧：它們都是太空望遠鏡。哈勃是光學望遠鏡。就顏色和波長而言，它的探測範圍主要在人眼可視範圍內。另一方面，韋伯太空望遠鏡的探測範圍從我們人類的“可見光譜”的紅色部分延伸到紅外線，我們更常把這些區間裏的光視為“熱”而不是“光”。

也就是説，韋伯能看到的波長比我們人眼所能看到的要長。這不僅使我們的觀測能夠穿過銀河系附近年輕恆星中的塵埃，還使我們能夠看到極遙遠的星系，當那些星系發出的光穿過膨脹的宇宙時，被拉長成紅外線（也就是“紅移”）。哈勃看不到這些星系，而韋伯可以看到它們。

所以我想説，韋伯望遠鏡算是“三冠王”。首先，它具有非凡的靈敏度，例如可以在月球那麼遠的地方探測到一隻大黃蜂的熱量；其次，它的圖像非常非常清晰，相當於在25英里的距離上拍出一分錢硬幣；最後，就是可以探測更寬的波長範圍。

問：我覺得公眾也想知道的是，當我們在看這些圖像時，往往會覺得像萬花筒一樣，看起來到處都是一束光。我們如何能夠區分一個物體是星星，而另一個不是？

喬納森·盧寧：在大多數圖像的前景中，我認為我們可以很容易地識別出這是一個星系，或者在某種情況下看到一個蛋形的星雲，由恆星拋出的物質形成，事實上你都可以看到它中心的恆星。

對於圖像中更遙遠和更小的物體，它們幾乎都是星系。你可以通過兩種方式來發現這一點。其中一些，實際上可以看到它們的形狀像小螺旋或類似橢圓形，因此它們不是星星。

對於那些真的很遙遠的物體，你會問自己：好吧，那是一顆恆星還是一個星系？你實際上可以測量我們所説的光譜，並且看到光轉移到紅色區間或紅外線中。我們知道有這一現象的物體真的很遠，如果那麼遠的東西能被你看到，那它就不可能是一顆星星，必須是一個完整的星系。所以，這就是你可以區分它們的方式。

問：我們來看下這張圖像，裏面是有四個或五個星系？

喬納森·盧寧：這張圖像被稱為“斯蒂芬五重奏”（Stephen’s quintet），它是五個星系的集合。其中左側的一個星系實際上與其他四個星系無關，因為它在前景中，離我們更近。

圖片來源：NASA

“五重奏”相關星系的編號，圖片來源：哈佛大學

其他四個則在相互作用和相互碰撞。如果你仔細觀察中間的一個，實際上有兩個彼此非常接近的星系，當它們穿過彼此時，有點像在互相撕裂。

這真是一種激烈的場景，我們正瞥見這些由數十億顆恆星組成的星系之間的一系列相互作用，它們在相互撕裂的過程中也正在創造新的恆星。

這些星系中的恆星也在相互作用，在引力的作用下相互拉扯，把物質拋出，如果你願意的話，可以視作一條彩練。這些物質的彩練就像煙花一樣，恆星正在其中形成。

問：這真的很酷。還有一張看起來好像都是氣體的圖像。這些氣體實際上是在前景裏，後面是星星嗎？你能解釋一下嗎？

喬納森·盧寧：這張圖像的下半部分看起來像是棕色的、煙狀的東西，頂部看起來是藍色。這是我們所稱的船底座星雲（Carina Nebula）的一部分（觀察者網注：具體來説，這張照片是NGC3324疏散星團的邊緣），它距離地球幾千光年。它就在我們的銀河系中，是恆星在我們星系裏誕生的地方。

圖片來源：NASA

畫面主體是船底座星雲，右上角是NGC3324，圖片來源：Harel Boren

有兩個過程正在發生。在圖像的底部，我們看到都是棕色的塵埃物質，它們是形成恆星的原料的一部分，恆星正在那裏形成。

但在清澈的上部，恆星已經形成。比太陽質量大得多的恆星已經開始侵蝕掉棕色物質。它們發出所謂的星際風和大量紫外線——就是當我們去海灘時，試圖保護自己免受其傷害的射線。

恆星形成的區域，其邊緣正逐漸消失。所以，圖像底部製造着新恆星，而圖像頂部的原料被吹離，兩者之間存在着一種“角力”。

問：這很有趣。另一個問題是我聽説在研究中也獲得了其他信息。我們能否在行星上找到某些潛在化學物質的信息，比如水？

喬納森·盧寧：是的，設計韋伯望遠鏡要做的事情之一，就是獲取宇宙中各類物體的光譜，從星系到其他恆星周圍的單個行星。光譜是以波長為序，把分解的光排列開來，曲線上有高峯，也有低谷。這些高峯和低谷就是你所看到的任何物質的“化學指紋”。對於不同的元素，不同的分子，有一系列特徵性的峯和谷。

因此，通過製作其他恆星周圍行星的光譜，韋伯望遠鏡可以告訴我們行星大氣的成分是什麼。它含有水嗎？它含有二氧化碳嗎？甚至可以回答，它到底是否有大氣。這將告訴我們這顆行星是否有可能支持生命，儘管不能證實是否有生命。

研究行星光譜實際上是一件棘手的事情，因為與恆星相比，圍繞其母星運行的行星非常暗淡。所以韋伯太空望遠鏡必須使用一些技巧，才能將行星的光從恆星中分離出來，有很多方法可以做到這一點。這次其中一張圖像，就是某恆星周圍的行星，其光譜顯示大氣中有水的特徵。

WASP-96b的光譜，其質量相當於0.48個木星

問：能夠發現另一個星球有潛力形成生命是多麼令人興奮，尤其是這正是你的研究領域。

喬納森·盧寧：在我個人感興趣的一個領域中，有這樣的發現，是非常令人興奮的。後續我還將參與處理一些數據，它們同樣來自環繞其他恆星的行星。

回溯到1600年，當時布魯諾説，肯定有無數恆星，而在恆星周圍有無數行星。但很長一段時間來，我們就是看不到它們，因為行星太暗了。

天文學家想看到其他恆星周圍的行星，但直到1990年代才成為可能。當時的望遠鏡可以告訴我們那裏還有其他行星，但並不能真正告訴我們大氣是由什麼構成的。

藉助哈勃和另一台名為斯皮策的太空望遠鏡（觀察者網注：Spitzer Space Telescope，2003年8月發射，是當時送入太空的最大的紅外望遠鏡），我們發現可以初步探測到最大的一些行星周圍的大氣。

現在有了韋伯，我們不僅可以研究巨行星，還可以研究幾乎與地球一樣大小的行星，它們更接近於我們自己的世界。

問：這非常令人着迷。韋伯比哈勃望遠鏡更向前邁出了一步，但我們還需要看到更多，下一步將如何更好、更細緻地觀察這些星系？

喬納森·盧寧：你知道，這些圖像僅僅是幾張而已。世界各地的天文學家都已安排時間，要通過韋伯望遠鏡收集數據。其中許多數據將比這些圖像更加精細。例如，這次展現的遙遠星系的圖像，並不是韋伯所能看到的最深處，實際上它的曝光時間還是相對較短。因此，天文學家將不斷推進觀測，挑戰韋伯望遠鏡的極限。所以在接下來的十年裏，這台非凡的望遠鏡將會有很多新的發現。

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