宇宙初期的星系長什么樣子？韋伯太空望遠鏡拍到了有史以來第一張照片

隨著詹姆斯韋伯太空望遠鏡投入使用，科學家們希望能觀測到最早的星系

國家航空航天局詹姆斯韋伯太空望遠鏡于2022年7月11日釋出的科學質量照片，是迄今為止可觀測到的宇宙最深處的紅外視圖。

（圖源：國家航空航天局，航天局，加拿大宇航局，空間望遠鏡研究所）

對過去那些我們陌生的星系，國家航空航天局的新天文臺將成為我們的探索向導。

7月11日，拜登總統發布了詹姆斯韋伯太空望遠鏡（縮寫：JWST）的首張官方照片：一張遙遠過去的令人驚嘆的深空視圖。但隨著更多的時間旅行到來，科學家們希望通過天文臺能觀測到一些宇宙的早期星系。

“我為可以第一次看到40億年前的宇宙感到很激動。我們至今還未看到過任何可以展示宇宙當時樣子的東西，我們將通過JWST首次看到。”巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所的一個天文學家丹·科埃告訴“空間”網：“我們也將看到早期宇宙星系的樣子。”

自二十年前科學家開始研發韋伯望遠鏡，它的主要目標任務之一就是觀測宇宙早期的星系。這些星系是如此的遙遠以致于它們的光往往需要旅行數十億年才能到達地球，它們是現存的宇宙遺跡。在我們看來，它們存在的時間接近宇宙的開端，這些遙遠的星系發出的光首次到達地球時，看起來仍像剛出發時一樣。沒人知道這些遺跡看起來是什么樣-韋伯望遠鏡的科學家已經迫不及待要去進行探索了。

韋伯之所以可以首次拍到這些星系是因為它具有驚人的靈敏度和觀測到紅外線的能力。就好像它身處數十億年前在拍攝宇宙一樣。隨著恒星發出光并開始空間旅行，宇宙圍繞著這些恒星逐漸膨脹，使每個恒星都比億萬年前離地球更遠，而且越來越遠。隨著一個恒星逐漸遠離，它發出的光的波形也像個機靈鬼一樣發生了變化，光的波長開始變長，天文學家稱這種現象為“紅移”：人類可以看到藍光的波長拉伸變成紅光，可見光的波長拉伸變成紅外線。

人類肉眼無法看到紅外線，用來觀測可見光和紫外線的哈勃空間望遠鏡也無法看到，但韋伯望遠鏡可以觀測到以前的星光，即便它們已經紅移太多變成了紅外線。

“韋伯相較之前的哈勃望遠鏡可以觀測到更長波長的光，因此我們能看到遙遠的過去，”科埃說。（韋伯望遠鏡也比哈勃望遠鏡更大更靈敏，能用它探測到非常微弱的光，更適用于對遙遠星系的研究）“我們也能因此看到這些早期星系的完整照片。”

照片將展示這些星系真實的樣子。科學家認為最早期的星系也許比現在的更小更混亂。小而無序的恒星團合并會形成更復雜的形狀，例如我們螺旋狀的銀河系，理論表明，碰撞也能引發新星的誕生。

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡也開始用斯蒂芬五重奏的圖像研究星系碰撞。

（圖源：國家航空航天局，航天局，加拿大宇航局，空間望遠鏡研究所）

“當星系碰撞時，它們不會發生爆炸，而是開始噴濺，”喬納森·加德納，韋伯望遠鏡副高級項目科學家，在6月舉行的媒體見面會上說。“因為星系中大部分是空間是空的，因此恒星們幾乎不會相互碰撞。但氣體會產生碰撞并引發恒星的爆裂，隨著最終合并產生的星系形成下一代恒星。”

韋伯投入使用第一年的幾個研究項目將聚焦于通過天文臺觀測早期的恒星和星系。科埃負責其中兩個項目—其中一個是研究已通過哈勃望遠鏡發現的最遠星系，另一個是觀測最早的已知獨立恒星，名叫Earendel。

因為引力透鏡現象，只有天文學家才能看到這顆恒星和所在星系。引力透鏡現象是指極大質量物體產生的引力，例如一個星系團，會扭曲其后面天體發出的光線，使其產生彎曲和放大的現象。科學家們早已學會通過這些天然透鏡增強韋伯望遠鏡的能力：引力透鏡現象通過韋伯的第一張深空照片得以展示。

很多其他研究項目也將聚焦于早期星系，包括Webb早期發布科學計劃中的幾部分內容。計劃將在韋伯投入使用的前五個月很快發布數據供科學家學習如何更高效的使用望遠鏡的數據。從研究星系演化的項目到研究星系合并的項目，這些項目將對全世界的科學家共享宇宙首批星系的數據。

科埃說他已經等不及通過韋伯太空望遠鏡去深入探索我們宇宙早期的星系了。那時，他已經看過了韋伯早期的觀測結果，比如周一發布的超深場觀測照片。

“看到這些觀測結果中的內容我真的很興奮，”他說。“我已經看過了部分首批數據，它將會令你大吃一驚。”

BY:Rebecca Sohn

FY: 雜七八糟嘿

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來源: 天文在線