今年詹姆斯韦伯太空望远镜如何改变天文学：NPR

詹姆斯·韦伯太空望远镜于 2021 年 12 月 25 日发射升空。它的第一张图像——比如船底座星云中的这张——让研究人员大吃一惊。

NASA、ESA、CSA、STScI

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詹姆斯·韦伯太空望远镜于 2021 年 12 月 25 日发射升空。它的第一张图像——比如船底座星云中的这张——让研究人员大吃一惊。

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一年前，詹姆斯·韦伯太空望远镜开始了它的太空之旅。

“JWST 在圣诞节发射，然后它是一份礼物，需要六个月才能摆脱，”美国宇航局天文学家和运营项目科学家简里格比说。

创造之柱于 1995 年首次由哈勃拍摄。网络图像显示无数新形成的恒星在气体和尘埃柱中闪烁。

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创造之柱于 1995 年首次由哈勃拍摄。网络图像显示无数新形成的恒星在气体和尘埃柱中闪烁。

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经过初始校准期后，望远镜开始收集数据。 第一个结果震惊了天文学家。

“我已经下载了数据，我正穿着睡衣……你知道，这是一场大流行病，我们都在家工作，”里格比说。 “我把那些数据拿出来，开始浏览它，浏览它。它是如此美丽。”

执行科学任务仅五个月，该望远镜就已经在改变天文学。 望远镜工具使他能够捕捉到以前看不见的远近行星、恒星和星系。

NPR 采访了三位不同天文学学科的天文学家，了解 JWST 如何推进他们专业领域的研究。 他们都同意 JWST 改变了游戏规则，并且还有很多开创性的研究要做。

“循环系统刚刚弹出，它们很棒”

JWST 拍摄的海王星照片是几十年来拍摄的海王星环中最清晰的照片之一。 明亮的蓝色天体是海王星的冰冻大卫星海卫一。

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JWST 拍摄的海王星照片是几十年来拍摄的海王星环中最清晰的照片之一。 明亮的蓝色天体是海王星的冰冻大卫星海卫一。

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海蒂·哈米尔 (Heidi Hamill) 是 JWST 项目的行星天文学家和跨学科科学家。 她于 2002 年加入团队，因为她想研究海王星。

9 月，JWST 将其镜子对准了冰巨人。

“当我第一次看到电脑屏幕上的图像时，我非常激动，”哈米尔说。 “先是我哭了，然后我开始尖叫，叫我所有的亲戚都来拍这张照片！”

这是几十年来最清晰的海王星光环图像，由 JWST 拍摄。 在近红外波长下观察，海王星呈现幽灵般的白色而不是蓝色。

NASA、ESA、CSA、STScI

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这是几十年来最清晰的海王星光环图像，由 JWST 拍摄。 在近红外波长下观察，海王星呈现幽灵般的白色而不是蓝色。

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哈米尔说，在 JWST 之前，天文学家从未清楚地观察过海王星的光环系统。 航海者号宇宙飞船于 1989 年飞越海王星，但只捕捉到了海王星环最明亮的部分。

JWST 仪器以无与伦比的清晰度检测到循环。

“轰隆隆！环路系统问世了，它很棒，”哈米尔说。

就像走出虚拟现实，进入现实世界。

在我们的太阳系之外，JWST 还帮助天文学家监测已知最古老和最遥远的星系。

“多年来，我一直在研究模拟数据，试图模仿 JWST 会看到的东西。因此，当我第一次看到这些数据时，就像是从虚拟现实中走出来，进入了现实世界，”Brant Robertson 说，密歇根大学天文学和天体物理学教授，加利福尼亚州圣克鲁斯。

罗伯逊是发现有史以来最古老星系的研究团队之一。 JWST 的仪器使他的团队能够识别出年龄长达 134 亿年的星系——这些星系在大爆炸后不到 4 亿年就形成了，这只是宇宙年龄的一小部分。

这张图片中可以看到数百个星系，它结合了韦伯望远镜和哈勃望远镜捕捉到的近红外颜色。

美国宇航局、欧洲航天局、加拿大航天局和 a. Pagan (STScI) 和 R Jansen (ASU)

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这张图片中可以看到数百个星系，它结合了韦伯望远镜和哈勃望远镜捕捉到的近红外颜色。

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罗伯逊说：“通过发现这些非常早期的星系，我们可以了解一些关于我们自己的历史、宇宙的一般历史，以及我们的家园的具体历史。”

罗伯逊说，虽然像哈勃望远镜这样的老式望远镜让天文学家瞥见了外面的世界，但 JWST 拓宽了可能的科学类型。

罗伯逊说：“这就像打开一本你想知道结局很长时间但推迟阅读结尾段落的书，然后终于看到了整个故事的真相。”

“在这台望远镜之前，我们所做的几乎所有事情都是不可能的。”

JWST 的运营项目科学家 Jane Rigby 也使用该望远镜研究遥远的星系。

一种称为引力透镜的自然现象会放大里格比监测的星系发出的光——将其与 JWST 相结合，她能够穿透宇宙尘埃来研究这些星系中恒星的形成方式。

韦伯拍下了原恒星的照片，这是一颗新恒星的开始。 尘埃和气体云的“沙漏”只能在红外光中看到，这是韦伯专门研究的波长。

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韦伯拍下了原恒星的照片，这是一颗新恒星的开始。 尘埃和气体云的“沙漏”只能在红外光中看到，这是韦伯专门研究的波长。

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“在这台望远镜之前，并非我们所做的一切都是可能的，”里格比说。

里格比说，哈勃仪器无法看到遮蔽这些星系的尘埃。 此外，JWST 的仪器允许它通过光谱学研究这些星系的物理构成，这是天文学家通常用来确定太空物体化学成分的技术。

里格比说：“我们正在研究这些透镜星系中恒星形成的位置，而这些方式可笑地是任何其他望远镜都无法实现的。”

JWST 已经被证明是天文学家的一个很好的工具，里格比说，但他最大的发现还在后面。

“我们才刚刚开始收到大量宣布这些发现的论文，”她说。 JWST 被用于研究我们太阳系中的行星、其他太阳系中行星的大气层、恒星如何死亡、星系如何演化等等，Rigby 说。

以前所未有的细节描绘，一颗垂死的恒星排出气体和尘埃。 像 JWST 这样的图像将有助于增加我们对恒星如何演化的理解。

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以前所未有的细节描绘，一颗垂死的恒星排出气体和尘埃。 像 JWST 这样的图像将有助于增加我们对恒星如何演化的理解。

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尽管 JWST 比以前的望远镜强大得多，但里格比说天文学家仍然可以使用哈勃望远镜来补充 JWST 的观测结果。

“在很多方面，JWST 的建立是为了做哈勃望远镜做不到的事情，所以他们在一起玩得很好，”里格比说。 “你的棒球队的投手和队长做不同的事情。”

里格比说，该望远镜搭载的推进剂足以在太空中使用 20 多年，因此它有可能超过其计划任务的最低限度五年。

“我认为明年会比今年更令人兴奋，”里格比说。

毕竟，我们需要时间来检验詹姆斯·韦伯太空望远镜收集的数据，看看它能在多大程度上改变我们对宇宙众多奥秘的理解。