人類首張深空宇宙全綵圖發佈

本報記者  劉 揚  本報特約記者 張一帆  任  重

編者的話：7月11日，美國總統拜登在白宮公佈了被稱為“韋伯第一深場”的星系團SMACS 0723的圖像，這是韋伯太空望遠鏡拍攝的迄今為止最深、最清晰的遙遠宇宙紅外圖像，該圖像也是韋伯望遠鏡拍攝的第一張全綵色圖像。美國國家航空航天局（NASA）星期二在馬里蘭州戈達德太空飛行中心發佈韋伯太空望遠鏡拍攝的大量照片和光譜數據。從首張珍貴圖像上可以看出早期宇宙的哪些信息？從中又可以透視出韋伯望遠鏡性能如何？美國花費巨資打造的旗艦型太空望遠鏡對其他航天大國有哪些啓示？

美國有線電視新聞網、《華盛頓郵報》、路透社等多家媒體11日對此次發佈進行了報道。其中既因為這張照片的強大科學魅力，也因為美總統拜登為韋伯首張彩色圖像的發佈站台。

路透社報道稱，韋伯太空望遠鏡拍攝的第一張全綵色照片是一張星系團圖像，讓我們得以窺見有史以來最清晰的早期宇宙。由美國總統拜登和NASA局長尼爾森聯合發佈的這張圖像顯示了一個距離46億光年、名為SMACS 0723的星系團。它的組合質量就像一個“引力透鏡”，扭曲了空間，從而極大地放大了來自其背後更遙遠星系的光。

“我們的宇宙觀剛剛被擴大。”美聯社11日稱，NASA新太空望遠鏡公佈的第一張圖像充滿了星系，提供了迄今為止捕捉到的最深處的宇宙景象。韋伯太空望遠鏡拍攝的第一張圖像是人類有史以來在時間和距離上看到的最遠的圖像。這張從宇宙拍攝的彩色圖中清楚可見黑茫茫的太空裏有許多閃閃發光的星系，而這組照片堪稱人類在時間和距離上，看到的最遠的銀河圖。NASA局長尼爾森表示，在這張照片中，數百個白色、黃色、橘色和紅色的光點、條紋、螺旋和漩渦，都只是宇宙的一小部分，這些光在130億年前發出，如今才被韋伯望遠鏡拍攝下——而大爆炸是在138億年前發生，也就是説，這張照片裏的星系幾乎回溯到了宇宙的起點。

美國總統拜登説，這台望遠鏡是“進入我們宇宙歷史的一扇新的窗户”。NASA局長尼爾森表示，韋伯望遠鏡非常精確，將使科學家能夠看到太空深處行星的化學構成並推斷它們是否適合生物棲息。他説：“我們將能夠回答我們甚至還不知道的問題。”

韋伯太空望遠鏡是有史以來發射進入太空最大型和最強大的天文望遠鏡，可以前所未有地觀測更深邃的宇宙。該項目原計劃耗資5億美元，但由於各種原因，項目嚴重超支，總耗資超過100億美元。原計劃2007年發射升空，2021年底才完成發射。

從首張圖上能看出哪些信息

《新西蘭先驅報》12日稱，NASA公佈韋伯太空望遠鏡拍攝到的第一張照片。這張照片是由12.5個小時近紅外相機拍攝的不同波長的圖像合成的，其在紅外波長上達到的深度超過哈勃太空望遠鏡需要花費數週時間才能到達最深處的視野。照片中的星系團SMACS 0723，包含數千個星系，距離地球46億光年。韋伯太空望遠鏡的近紅外相機使這些遙遠的星系清晰地聚焦在一起——它們具有以前從未見過的微小而模糊的結構，包括星團和漫射特徵。隨着韋伯尋找宇宙中最早的星系，研究人員很快就會開始更多地瞭解星系質量、年齡、歷史和組成成分。第一張圖片強調了韋伯的科學研究能力，以及它巨大的金色鏡子和科學儀器拍攝壯觀圖像的能力。

國家天文台研究員陳學雷12日向《環球時報》記者介紹稱，天文望遠鏡第一次觀測叫“初光”(first light)，通過初光可以測試望遠鏡的性能如何。深入的科學分析需要更多定量化的計算，初步來看韋伯拍攝的首張照片效果非常好，相比美國哈勃望遠鏡只有一顆恆星的初光照片，這次選擇的天體對於公眾來説更有吸引力，而通過與哈勃望遠鏡此前拍攝的同一星系團照片對比，這次的照片更為清晰，具有更豐富的細節，説明望遠鏡性能更為優越。首張照片選擇拍攝的天體是星系團SMACS 0723。銀河系是一個包含大量恆星的星系，而星系團則是一個更大的結構，由成百上千星系組成。照片中有不少紅色光弧是由引力透鏡現象造成的。它們也是一些星系，但不屬於SMACS 0723星系團。通過引力透鏡可以看到更遙遠、更暗的天體，還可以根據這些光弧推斷星系團內部物質和引力場如何分佈，包含多少暗物質等重要信息。這些光弧往往是紅色的，説明發生了紅移現象。韋伯望遠鏡是一個紅外望遠鏡，它拍攝的是紅外圖像，在紅外圖像中也可以根據光的不同波長來分為不同顏色，這些紅色光弧所代表的星系處在更古老的宇宙之中。

對中國有什麼啓示

韋伯可以在尋找系外文明以及發現系外生命方面發揮什麼作用？

韋伯太空望遠鏡是歐空局、加拿大航天局和美國國家航空航天局的共用項目，也是哈勃太空望遠鏡和斯皮策太空望遠鏡的後繼項目。它能夠提供比哈勃望遠鏡更高的紅外分辨率和靈敏度，觀測物體的亮度比哈勃望遠鏡探測到的最微弱物體亮度要低100倍。這將使天文學和宇宙學領域的廣泛研究成為可能。其任務目標主要包括四個，即尋找大爆炸後在宇宙中形成的第一批恆星和星系的光、研究星系的形成和演化、瞭解恆星形成和行星系統的形成、研究行星系統和生命起源。

陳學雷表示，目前全球科學家已對系外行星進行了大量觀測，有科學家提出可以在系外行星上尋找系外生命。有學者提出一些測量方法來尋找系外生命，比如觀測行星大氣成分以便找到生命跡象，觀測行星周邊的環境來推斷是否可能有生命存在。天文學界預期韋伯望遠鏡可以在相關領域產生很多研究成果。

美國天基望遠鏡的研製與應用，對於中國天基望遠鏡的構建有什麼啓示嗎？陳學雷説，作為天文學領域的研究者，當然希望中國也能有類似的大型太空天文學觀測設備。但國際上天文觀測設備也有多種類型，美國韋伯望遠鏡是天文台式的設備，特點是投資高、功能齊全，是旗艦型設備。此外還有非常適合做某方面研究的專用設備。韋伯望遠鏡從項目醖釀、發射入軌再到傳回初光照，經歷了很長時間，這種天文台式的太空望遠鏡的優缺點，是中國需要吸取的經驗和教訓，以便找到更適合中國自己的天基天文設備的發展模式。▲