韦布望远镜被流星砸了？是的，但没坏，还上了新图

原创 Steed 果壳

韦布望远镜出新图了！

就在1个月前，为了演示这台红外太空望远镜在不同科学目标上卓越的观测性能，顺便证明这将近100亿美元花得够值，官方一下子公布了好几幅韦布拍摄的科学图像，向人类展示了一个前所未见的全新宇宙（参见）。

而这一回，官方正式发布的图像只有一个目标天体，那就是——

车轮星系PGC 2248

韦布望远镜拍摄的车轮星系，由近红外相机和中红外设备拍摄的影像合成 | NASA/ESA/CSA/STScI

车轮星系距离地球约5亿光年，位于南天的玉夫座（Sculptor）中，因为形似老式马车的车轮而得名。

科学家认为，在很久很久以前，车轮星系是一个普通的大型旋涡星系，跟我们所在的银河系相似。大约4亿年前，它与另一个在这张图片中看不到的小星系发生了高速碰撞。这一事件改变了车轮星系的形状和结构，让它变成了今天我们看到的这副模样。

车轮星系中形成了两个环状结构：一个明亮的内环围绕着星系中心，另一个色彩丰富的外环则框住了整个星系。这两个环从碰撞中心向外扩展，就像池塘里扔进一块石头后引发的涟漪。

由于存在这些独特的特征，天文学家将它归类为“环状星系”，这一星系类型要比银河系这样的旋涡星系罕见得多。

韦布望远镜用近红外相机拍摄的车轮星系| NASA/ESA/CSA/STScI

然而，尽管发生了星系碰撞，大型旋涡星系的大部分特征却得以保留，包括它的旋臂。它们在内环和外环之间构成了“辐条”，使得整个星系看起来更像老式马车的车轮了。

在近红外和中红外合成的第一幅图像中，旋臂被展示为亮红色。同样的亮红色调不仅出现在整个车轮星系之中，还出现在左上方那个稍小一些的旋涡星系之中。

这种颜色标明了星系中富含碳氢化合物的尘埃，由韦布望远镜的中红外设备拍摄。

韦布望远镜用中红外设备拍摄的车轮星系 | NASA/ESA/CSA/STScI

同一个目标，哈勃望远镜早在27年前就进行过观测。但韦布望远镜利用自己强大的红外线观测能力，揭示了这个星系结构中大量前所未见的细节。

红外线，本质上是热辐射，能够穿透尘埃云，让韦布看清哈勃望远镜无法看透的空间区域。

韦布公布的最新图像，不仅分辨出了车轮星系外环上恒星形成区域内的单颗恒星，还展示了星系中央超大质量黑洞周边非常年轻的恒星群，揭示了有关恒星形成和中央黑洞的新细节。

比如，随着外环向外扩张，它将环绕星系的尘埃和气体向外推，从而引发了恒星的形成。新恒星诞生的区域在近红外图像中显示为小蓝点，分散在整个星系，但在外环中特别集中。

韦布望远镜拍摄的图像提供了一个全新的视角，让我们看到了车轮星系数十亿年来的变化。

哈勃望远镜与韦布望远镜拍摄的车轮星系对比 | NASA/ESA/CSA/STScI/Mark McCaughrean

从上面这张两代太空望远镜的对比图中，能够看到时隔短短27年，虽然车轮星系本身没有明显变化，但恰好出现在车轮星系前方的银河系内恒星（红框内）却明显移动了一小段距离。

而更明显的差异，则是韦布望远镜能够透过车轮星系，看到它背后的许多更遥远的星系。

这极大地拓展了人类遥望宇宙的能力。

“韦布不是挂掉了吗？”

就在韦布望远镜公布首批彩图后不久，一则传言开始在社交媒体上流传，大意是——韦布望远镜多次遭受微流星体撞击，已造成不可逆破坏。

这则传言的遣词和行文，无不引人猜疑：是不是刚拍完第一批图片，价值100亿美元的韦布望远镜就被砸到报废了？

事实上，韦布望远镜被微流星体高速撞击，是真的，而且还不止一次。截止到首批科学图片发布之日，韦布共遭受到至少19次撞击。

其中，被描述为“已造成不可逆破坏”的那次撞击，发生于5月22日-24日之间，在韦布望远镜金光闪闪的18块主镜片中的一块上，砸出一个明显的凹痕。

韦布望远镜主镜片的对齐情况，左为几年前在地面实验室测得的理想状态，右为6月21日在太空实测的状况，右下那块主镜片上可见明显凹痕 | NASA/STScI

看起来很严重？ 确实。但实际上，大型望远镜远没有普通人想像的那么脆弱。

举个其他望远镜的例子好了。

麦克唐纳天文台口径107英寸的望远镜 | 麦克唐纳天文台

美国得克萨斯州的麦克唐纳天文台，有一台口径107英寸（约2.7米）的望远镜。

1970年2月5日，一名入职不久的新员工喝醉了酒，带了把手枪进入天文台，朝着望远镜主镜连开7枪。发现没能击碎主镜，他又拎了把锤子爬进望远镜，对着主镜咣咣开砸。

如此蓄意破坏，这台望远镜大概是彻底被毁了吧？当年办这个案子的警长也是这么认为的。

但事实上，并没有。

107英寸望远镜主镜上留下的弹孔和被锤子砸崩了的凹坑，摄于2019年主镜被拆下来重新镀膜之时 | JJ Hermes

尽管主镜上多了7个弹孔，还有一大片被锤子砸崩了的凹坑，但这台望远镜第二晚就继续投入了观测，拍到了截至当时它拍过的最好一批照片。

这些破坏对望远镜的影响，仅限于集光能力下降1%，相当于有效口径从107英寸降到了106英寸，并引入了极少量的衍射。

根据麦克唐纳天文台在1970年2月10日发布的通报，所有类型的天文观测都不会受到这一悲剧的影响。

这台望远镜后来更名为哈兰·史密斯望远镜，至今仍在使用。它以“亲身经历”告诉我们，大型天文望远镜并没有那么脆弱。

哈兰·史密斯望远镜主镜上的弹孔细节，其他白点是主镜反光镀膜起泡的结果，重新镀膜即可修复 | JJ Hermes

回到韦布空间望远镜。尽管主镜之一受到微流星体的撞击而变形，对成像产生了可以检测的微弱影响，但对于一台敞开式设计的空间望远镜来说，这些的撞击原本就无可避免，在设计之初就已经被考虑在内，并准备好了相应的预案。

据韦布团队6月8日发布的一篇博文，他们对受到影响的主镜片进行了微调，成功抵消了一部分成像失真。目前韦布的成像质量仍远远超过预期，完全有能力完成给它设计的科学任务。

被微流星体撞到的主镜片，就是箭头所指的这块，编号C3 | NASA

总而言之，被微流星体砸中不假，但韦布望远镜离“挂掉”还有很远。

不断流出的韦布“生图”

“光荣负伤”的韦布望远镜，目前已经展开了它繁忙的科学观测任务。得益于部分项目的公开透明，韦布的一些观测原始数据会即时公开并提供下载。

经过天文影像高手的妙手后期之后，我们得以在官方发布的图片之外，一窥韦布望远镜眼中更多精彩纷呈的宇宙美景。

晨星Earendel

韦布望远镜观测了晨星Earendel——人类已知最遥远的恒星。

韦布望远镜对人类已知最遥远的恒星进行了观测 | NASA/ESA/CSA/STScI/CosmicSprngJWST

不，不是图中光芒万丈的那颗，那只是我们银河系内一颗不值一提的前景恒星。

点开图片放大看，你会在右下方找到一条不起眼的弧线。而在这条弧线之上，又有几个不起眼的亮点，其中最不起眼的那个（下图箭头所指），才是此次观测的真正目标。

上图局部放大，箭头所指即为晨星Earendel | NASA/ESA/CSA/STScI/CosmicSprngJWST

这是哈勃望远镜今年3月30日宣布发现的人类已知最遥远恒星，编号WHL0137-LS，后来以古英语中代表晨星的Earendel命名。

我们看见的这点微光，是那颗恒星在宇宙大爆炸后大约9亿年时发出的光亮，花了129亿年的时间才传到地球。随着宇宙持续不断地膨胀，它所在的位置今天离我们已经有280亿光年了。

当然，这颗恒星肯定撑不到现在。它的质量大约是太阳的50-100倍，寿命最多也就区区几百万年。

尽管它的光度是太阳的上百万倍，但我们之所以能观测到它，并不是因为它自身够亮，而是因为它的“站位”恰到好处，刚好被图片中央星系团的引力透镜增亮了成千上万倍。

晨星所在的那条弧线，也因为晨星的发现而被命名为日出之弧（Sunrise Arc）。实际上，它是这颗恒星所在的星系，同样被引力透镜扭曲成了这副模样。至于弧线上晨星两侧更亮的那些亮点，则是被引力透镜放大的星团，并非单颗恒星。

随着韦布望远镜火力全开，估计哈勃创下的最遥远恒星这个记录，也保持不了太久了吧……

木星

韦布望远镜在红外波段拍摄的木星 | NASA/ESA/CSA/STScI/Andrea Luck

除了遥远的深空天体，韦布望远镜还能对太阳系里近处的目标进行观测。这张看起来颜色有些“怪异”的木星照片，就是韦布望远镜在演示追踪移动天体的能力时拍摄的。

图中可以清楚地看见木星表面复杂的云带，以及著名的木星大红斑。注意，大红斑变成了大白斑，是因为韦布拍摄的是木星的红外影像，跟我们肉眼看到的可见光影像不太一样。

仔细留意观察木星的左右两侧，能够看到细细的木星光环。是的，木星也跟土星一样拥有光环，只不过不像土星光环那样宽大明亮，很难拍到罢了。

图中还能看到几颗木星的天然卫星。左边最明亮的是木卫二Europa，它还把自己的影子投在了木星表面，就在木星大红斑的左侧。

星系中的尘埃

韦布望远镜在中红外波段拍摄的旋涡星系M74中心部分 | NASA/ESA/CSA/Judy Schmidt

M74，双鱼座中正面朝向我们的旋涡星系，距离地球约3200万光年，大小与银河系相当，拥有大约1000亿颗恒星。

这是韦布望远镜使用中红外设备拍摄的M74中心局部，不同波长的影像被人为赋予了红、青、橙等不同的颜色，揭示了这个星系中呈螺旋状分布的尘埃。

请留意图片的最中心：星系里几乎无处不在的尘埃，在恒星最密集的星系中心区域，竟然开了个“天窗”。一定存在某种物理过程，阻止了尘埃在那里形成，又或者把那里的尘埃清空了。

韦布望远镜在中红外波段拍摄的棒旋星系NGC 7496，叠加在哈勃望远镜拍摄的可见光图像之上 | NASA/ESA/CSA/Judy Schmidt

天鹤座中距离我们2400万光年的NGC 7496，则是一个正对着我们的棒旋星系。

韦布在中红外波段拍摄的影像（上图中的红色），同样揭示出了这个星系中尘埃的螺旋状分布。

与M74不同的是，这个星系的中心没有尘埃“天窗”，反而异常明亮，表明星系中心的超大黑洞与尘埃存在活跃的互动。

韦布望远镜在中红外波段拍摄的旋涡星系IC 533，叠加在可见光图像之上 | NASA/ESA/CSA/Judy Schmidt

还有水蛇座中距离地球约2.49亿光年的旋涡星系IC 533，直径约7.5万光年，比银河系略小。韦布同样用中红外设备，观测了其中螺旋状的尘埃分布。

对星系中尘埃的细致观测，将让我们更好地了解星系中恒星的形成过程，了解星系的结构及其演化历程。

最遥远星系

GLASS-z13，让韦布打破了哈勃最遥远天体的纪录 | Naidu et al, P. Oesch, T. Treu, GLASS-JWST, NASA/CSA/ESA/STScI

是的，哈勃望远镜此前创下的已知最遥远天体纪录，已经被韦布望远镜打破了！就是图中这个放大后也仍然看不出细节的红点，称为GLASS-z13。

这里的z代表宇宙学红移，是天文学家用来描述遥远天体离我们有多远的一个重要指标。红移越大，天体离我们越远，也意味着它在时间上越久远。

GLASS-z13的红移大约是12.3，意味着光从那里出发时，宇宙的大小只有今天的1/13.3那么大。当时它离我们这个位置大约25亿光年，随着宇宙不断膨胀，今天它离我们已经有330亿光年了。

它发出的光花了134亿年才传到地球——换句话说，我们看到的这个天体，存在于宇宙诞生仅3.5亿年之时。

而此前由哈勃望远镜发现的最遥远天体，GN-z11，存在于宇宙诞生约4亿年时。韦布把这一纪录向前推进了1亿年！

没过多久，这个新纪录就又被韦布自己给打破了。

韦布拍摄的CEERS-93316，红移达到16.7 | Donnan et al, NASA/CSA/ESA/STScI

上面这个同样看不出细节的红点，称为CEERS-93316，红移达到16.7。换句话说，我们看到的这点微光，存在于宇宙诞生仅2.3亿年之时。

GLASS-z13保持了不到一天的纪录，又被韦布向前推进了超过1亿年！

当时天文学家的心情，用下面这幅梗图来描绘，再恰当不过了。

没有最远，只有更远 | 图源网络

你以为这就到头了？ 怎么可能……

尽管仍有争议，但随着韦布望远镜火力全开，在认证最遥远天体这条路上，天文学家已经奔着红移20绝尘而去了。

连梗图都快要不够用了…… | 图源网络

管中窥宇宙

韦布望远镜在近红外波段拍摄的球状星团M92外围 | NASA/ESA/CSA/Judy Schmidt

这是武仙座中距离地球2.67万光年的球状星团M92，由韦布望远镜使用多个滤镜拍摄，不过只拍了星团东西两侧的外围。

它算是北半球夜空中比较明亮的球状星团了，可惜离武仙座大球状星团M13太近，经常被天文爱好者忽视。

“沃尔夫-隆达马克-梅洛帝”附近天区|NASA / ESA / CSA / Daniel R. Weisz (PI)/Kevin M. Gill

这是鲸鱼座中名为“沃尔夫-隆达马克-梅洛帝”的一个不规则矮星系附近的星族，由韦布望远镜的中红外相机拍摄。诸多星系散布在这些恒星之间，形态各异。

北斗七星斗柄附近天区 | NASA/STScI/CEERS/TACC/S. Finkelstein/M. Bagley/Z. Levay

这是北斗七星斗柄附近的天区，由韦布望远镜的近红外相机拍摄的690张单帧图像叠加拼接而成，覆盖的天区面积是韦布公布的首张深场照片的8倍。

一些存在于宇宙早期的复杂星系被标注并放大显示，可以想像一下这幅图片原图的全貌。

……

韦布望远镜不断流出的这些科学图像，向我们展示了一个前所未见的全新宇宙。

相信我，这真的只是个开始。

请持续关注果壳，别错过韦布眼中所见最美的太空奇景。

作者：Steed

编辑：Steed

封面图来源：NASA/ESA/CSA/STScI

一个AI

韦布望远镜的问题，不是超支太多，也不是被砸，而是拍图太快，后期高手都来不及处理出图了……

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