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“韦布”的首张全彩深场照片拍出了什么

作者:赵雪杉  更新时间:2023-03-10 08:28:37  来源:解放军报  责任编辑:石头

韦布镜头下的宇宙深场。资料图片

  詹姆斯·韦布望远镜自升空以来备受关注,其发布的首批全彩图像和光谱数据,包含了首张全彩深场照片——星系团SMACS 0723、系外行星“WASP-96b”、行星状星云“南环状星云(NGC 3132)”、星系群“斯蒂芬五重奏”与恒星形成区“船底座星云”,让世人“看到”了宇宙形成初期的光。

  不同于可见光,红外线是人眼无法看到的,因此此次全彩图中的颜色都是科学家后期渲染填充的伪色,不同的颜色代表了红外线的不同波段。照片中,数不清的色彩缤纷、形态各异的天体在夜幕中绽放光芒。这是迄今为止人类获得的最清晰、最遥远的红外观测图像,为我们展示了早期宇宙的瑰丽景象。

  位于韦布深场照片中心区域的是距离我们46亿光年远的星系团SMACS 0723。换言之,当我们凝视这张照片时,我们其实正在回望46亿年前SMACS 0723放射的光辉。所谓深场照片,就是指对准宇宙中的一小片天区进行长时间曝光拍摄。曝光时间越长,捕获的光子就越多,望远镜也就能看得更远,看到更多。此次发布的深场照片,是由近红外相机(NIRCam)拍摄的不同波长的图像合成得到的。相较于此前哈勃对同一区域拍摄的图像,韦布深场照片的清晰程度和包含的天体数目都更胜一筹。

  韦布深场照片不仅包含了来自SMACS 0723的星系,还有成千上万的星系隐藏在这张小小的图像中。其中,部分隐藏在星系团背后的星系距离我们约有130亿光年远,这意味着它们可能是宇宙中形成的第一批星系,诞生时间可以追溯到大爆炸后的10亿年左右。这是天文学家研究早期宇宙的重要目标,预示着一个观测早期宇宙的新窗口正在开启。

  在这张照片中,我们能够看到一些醒目而奇特的“弧线”,这是由于引力透镜效应产生的特殊效果。引力透镜效应是广义相对论所预言的一种重要现象,光线在通过大质量天体到达观测者时,由于大质量天体的引力影响,光线会发生偏转和增亮。星系团SMACS 0723本身以暗物质为主的质量起到了引力透镜的作用,弯曲了来自后方更遥远星系的光线,使它们的像畸变成多个,或展现出弧形、环形的形状。

  与此同时,引力透镜的放大效果使得可观测的暗源变得更多,我们得以窥见该天区更丰富的细节,一些前所未见的暗弱结构也清晰地显露在照片中。这将成为天文学家推测星系团内部物质分布、暗物质占比,计算星系的年龄、质量,还原星系团演化历程的重要依据。