当NASA发布其新的超级太空望远镜的第一张图像时，早期宇宙的壮观和开创性快照吸引了全世界。詹姆斯·韦伯捕捉到了前所未有的恒星，一颗被尘埃掩盖的垂死恒星和一组星系之间的宇宙舞蹈，以及一颗遥远的系外行星大气中的水蒸气。然而，更令人兴奋的是，天文学家说这只是“冰山一角”。 希望100亿美元（74亿英镑）的望远镜能观察到第一批闪耀的恒星，探测到遥远星系中的宜居行星，并在大爆炸后的100-2亿年内及时观察。 但是，除了令人眼花缭乱、美丽的星系、星云甚至遥远世界WASP-96 b的大气光谱之外，这些图像对科学家、公众和整个人类有什么意义？ 许多天文学家解答您所有重大问题的答案…

詹姆斯·韦伯是什么？

詹姆斯·韦伯基本上是太空中的一个巨大望远镜。 与地面上的大型天文台不同，韦伯深入宇宙，这样它就可以观察远处的物体，而不会被地球大气干扰，地球大气阻挡了红色到中红外光谱中的光波长。 这就是韦伯的特别之处，因为它探测到的红外光波长比我们的眼睛能感觉到的要长。 从本质上讲，当来自宇宙最遥远星系的光穿过太空时，它会被空间的膨胀所拉伸。这意味着当光到达地球时，拉伸过程已经将可见光和紫外光的短波长转换为红外光的长波长。 只有能够探测到红外光的望远镜才能看到来自遥远星系和其他物体的最微弱的光，并因此拍摄它们的图像，这就是韦伯能够做到的。 韦伯也不像它的前身哈勃那样绕地球运行，而是在距离我们星球100万英里（150万公里）的地方绕太阳运行，称为第二拉格朗日点或L2。

我们在看什么？

超级太空望远镜的前五张图像提供了肉眼不可见的遥远星系，星云和系外行星的视图。它捕获了南环星云，斯蒂芬五重奏，船底座星云，系外行星WASP-96 b的光谱以及称为SMACS 0723的星系团。 后者被认为是46亿年前出现的，尽管在星系团的前后有更多的星系，包括在韦伯的镜子捕捉到它之前旅行了131亿年的光。

壮观：图为詹姆斯韦伯太空望远镜的第一张图像，显示SMACS 0723，一个距离地球数十亿光年的星系团

为什么我们现在才看到这些场景，而有些场景来自数十亿年前？

光的速度有限，所以现在这些星系和恒星产生的光真正到达我们需要长达130亿年的时间。 相比之下，光从月球传播大约需要1秒，从太阳传播大约需要8分钟。因此，我们看到的是8分钟前的太阳。如果它消失了，我们会在8分钟后发现。 “只有使用这种大型太空望远镜，我们才能最终检测到这种光，因为经过多年的空间和时间旅行，它从高能量通过可见光延伸到我们现在能够用詹姆斯韦伯探测到的红外，”布里斯托尔大学的系外行星专家汉娜韦克福德博士解释说。

韦伯号上的两台相机拍摄到了这个行星状星云，被称为南环星云。一张是近红外（左），另一张是中红外（右）

地球在哪里？

地球在任何图像中都看不见。 这是因为詹姆斯韦伯太空望远镜的底部是一个网球场大小的盾牌，总是面向太阳以阻挡它。 这意味着地球总是在詹姆斯·韦伯和太阳之间，所以永远不会被望远镜捕捉到。

詹姆斯·韦伯太空望远镜的底部是一个网球场大小的盾牌，总是面向太阳以阻挡它，所以永远不会被望远镜捕获。

现在图像中的星系会发生什么？

根据威尔金斯博士的说法，很难确定。 “有些将与其他星系合并，有些将形成新的恒星，有些可能已经“死亡”，根本不再形成恒星，”他说。 后者将不再存在，因为它们的恒星很久以前就被烧毁了，在我们现在能够测量的光包离开它们之后。

看着遥远的宇宙意味着什么？

当望远镜看向更远的地方时，它也在回望过去。望远镜接收到的光线穿过太空需要时间。 因此，我们看到的物体不是现在的样子，而是它们释放出穿越宇宙数十亿年到达我们的光时的样子。 为了看到如此微弱和遥远的物体，望远镜需要一个巨大的镜子来收集光线。 有了詹姆斯·韦伯更大的镜子，它将能够看到几乎整个宇宙的起源，135亿多年前。 望远镜镜面面积的大小决定了它的灵敏度，也就是它能看到多少细节。由于韦伯望远镜的镜面比哈勃大得多，它可以追溯到更远的时间。 它用波长更长的红外光观察宇宙的能力也很重要，因为最近形成的恒星和行星通常隐藏在吸收可见光的尘埃后面。 红外线可以穿透这些障碍物。

詹姆斯·韦伯望远镜如何观望宇宙过去（如图）

这是因为来自遥远物体的光被我们宇宙的膨胀所拉伸-这种效应被称为红移-将光推出可见光范围并进入红外线。 轨道天文台的设计强度是哈勃的100倍，它有一个巨大的金色镜子，直径超过21英尺，由18个单独的六边形部分组成，可以折叠和展开。 这种反射面为Webb提供了必要的分辨率和灵敏度来完成其任务。 韦伯被设置为专门观察红外线，红外线对我们的眼睛来说是不可见的，但允许它识别宇宙中最遥远物体的光芒。它的工作原理与夜视镜使用热成像技术捕获红外光的方式大致相同。 因为宇宙正在膨胀，我们从地球上看到的所有星系都在远离我们。这意味着对我们来说，它们的光似乎具有更长的波长，或者说红移。

星海：这张照片揭示了船底座星云中的婴儿恒星，紫外线辐射和恒星风形成了巨大的尘埃和气体墙

在每个发布的图像中，是否有可能进一步追溯，看看之前在那个空间区域发生了什么？

詹姆斯·韦伯可以比历史上任何其他望远镜更深入地观察太空-回到所谓的黑暗时代，当第一个星系出现时，第一颗恒星诞生，第一个黑洞出现。 随着宇宙的膨胀，这些深空图像从更早的时间发出光，希望可以追溯到135亿多年前，并且在大爆炸的相对触摸距离内。 威尔金斯博士解释说：“在深层领域，我们当然可以更深入地推进早期宇宙。 然而，我们永远无法探测到已经用望远镜看到的一些星系的旧光。 “其他物体相对较近，因此重点将放在收集更多互补数据（例如其他颜色）上，”威尔金斯博士补充道。

如果你用望远镜进入太空，你会看到同样的事情吗？

不幸的是，詹姆斯韦伯太空望远镜是有史以来建造的最复杂的太空天文台。 它也比哈勃望远镜强大100倍-天文学的太空望远镜教父-并且可以更深入地观察太空。 天文台建造了几十年，耗资100亿美元（74亿英镑）。 发射后，工程师们不得不屏住呼吸等待，以确保韦伯的所有镜子都与人类头发宽度的微小部分对齐。他们说，现在它的针尖性能甚至比预期的还要好。 它还经过特别调整，可以在红外光中看到天空-波长比我们的眼睛所能感觉到更长。 所以不，你的小望远镜无法看到韦伯所看到的，即使你足够幸运地进入太空。

斯蒂芬的五重奏位于飞马座，是1877年发现的第一个紧凑星系群。五重奏中的五个星系中的四个被锁定在宇宙中。

图像中有黑洞吗？

是的！斯蒂芬五重奏中的星系将在它们的中心拥有超大质量黑洞，就像深场图像中的许多星系一样。 几乎可以肯定，在韦伯未来拍摄的星系图像中，以及在过去几天发布的图像中，都会有黑洞。这些将在星系的中心，点缀在巨大的恒星托儿所中，甚至是永远看不到的孤独漂浮的黑洞。 天文学家认为，超大质量黑洞位于几乎所有大型星系的中心，甚至我们自己的银河系。天文学家可以通过观察它们对附近恒星和气体的影响来探测它们。

人类或人造物体能否到达任何一个被成像的星系？

不幸的是，以目前甚至已知的技术，我们不可能去或发送任何人造的东西到这些遥远的星系。 威尔金斯博士说：“距离如此极端，以我们目前对物理学和技术的理解，不可能前往任何遥远的星系。 “我们自己银河系中的物体有一天可能是可以接近的，但即使是那些距离很远的物体。

为什么这些图像如此重要？

正如一位天文学家所说，它们只是“冰山一角”。 正如韦克福德博士解释的那样，科学界对韦伯的发现感到非常兴奋。 “这是十多年来一直期待的全新望远镜的第一张图像，”她说。 “我们所看到的只是图像、科学和知识的微小一瞥。最重要的是，这是这架望远镜将进行的所有不同类型科学的美丽展示。” 韦伯的最终目标是更深入地追溯135亿年，直到大爆炸后仅仅2亿年。 它将拍摄第一批在宇宙中闪耀的恒星的照片，并探测遥远的行星，看看它们是否适合居住。 前五张图片只是一个开始，但它们表明韦伯工作得很好，并提供了一个诱人的一瞥，看看接下来会发生什么。 苏塞克斯大学天文学负责人斯蒂芬·威尔金斯博士告诉《每日邮报》：虽然这些图像将具有单独的科学价值（会有许多论文），但它们最有用的是验证天文台可以做我们需要它做的科学。

从圭亚那的圭亚那航天中心发射的望远镜，将在红外光谱中探索宇宙，使其能够凝视恒星诞生的气体和尘埃云

詹姆斯·韦伯是谁？

詹姆斯·韦伯于1992年去世，享年85岁，是NASA历史上的第二任行政长官，于1961年应约翰·肯尼迪的要求接任。 他经营该机构直到1968年，并在尼尔·阿姆斯特朗和巴兹·奥尔德林离开后一年在月球上行走的Apollo项目中发挥了重要作用。 2002年，美国航天局宣布其100亿美元的新望远镜将以他的名字命名。

我们什么时候能看到更多的照片？

不用等太久了。下一张图片，从展示我们太阳系中的物体开始，预计将在本周末发布。然后他们可以定期发布。 正如威尔金斯博士所说，前五张图像“只代表了天文台几天的观测结果”，其中一张是12.5小时的监测结果。 想象一下经过几周、几个月和几年的观察后会发生什么。 威尔金斯博士补充说，我们今天将开始从各种项目（包括我自己的项目）中获得更多的原始数据。 不过，这张照片不会立即或一定会变成公众的好照片，可能需要一段时间。这五张照片真的只是冰山一角。

天文学家将如何决定下一张照片？

专家们已经计划好韦伯在第一年的运营中会看到什么。此前，研究人员提出了1000多项观察内容的建议，然后由科学家小组进行了削减。 当前五张照片于周二向世界发布时，韦伯已经在观察一颗名为CED110IRS4-LRS的原恒星。 它现在将仪器指向离家更近的地方，首先检查小行星1998-BC1，然后继续对木星进行一系列观测，从气体巨人的微弱环开始。

随着韦伯收集更多的数据，科学家们能否将目前公认的宇宙年龄修改为比138亿年大得多？

韦伯的分析有可能导致科学家修改他们对宇宙年龄的估计。这将基于对其扩张的新测量。但如果他们这样做，它很可能会下降而不是上升。 例如，如果宇宙膨胀的速度比我们想象的要快，那么它可能比目前公认的138亿年年轻得多。

韦伯是在发射前拍摄的。主镜由18个六边形部分组成，由金属铋制成，并涂有金色以捕获微弱的红外光

韦伯的第一张照片实际上展示了什么？

SMACS 0723 发布的第一张全彩图像是韦伯相机拍摄的一段空间的合成。 它显示了46亿年前出现的星系团。 在星系团的前后还有更多的星系，包括在韦伯的镜子捕捉到它之前旅行了131亿年的光。 星系团是宇宙中最大的物体，由它们自己的引力结合在一起。 它们包含数百或数千个星系，大量热等离子体和大量暗物质-不可见的质量，仅通过重力与常规物质相互作用，不会发射，吸收或反射光。 SMACS 0723的合成图像被称为韦伯的第一个深场，它是由不同波长的图像组成的，拍摄时间仅为12.5小时。相比之下，哈勃需要数周才能获得相同的深场图像。 这张照片是迄今为止最深、最清晰的遥远宇宙的红外图像，它捕捉到了浩瀚宇宙的一部分，相当于地球上一个人在手臂上握住的一粒沙子的大小。 每一个红色的弧形结构都是一个遥远的星系，可以追溯到130亿年前。

图为詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的第一张照片，显示了距离地球数十亿光年的星系团SMACS 0723。

WASP-96 b

接下来，NASA揭示了迄今为止最详细的系外行星大气光谱。 它使科学家能够探测到WASP-96 b大气中的水蒸气-这是一个炎热，蓬松的气体巨行星，有点像木星，距离地球超过1000光年。 这张照片并不漂亮，但它对韦伯负责的一些工作至关重要。 虽然WASP-96 b不是适合承载生命的行星，因为它离母恒星太近，因此太热，韦伯将寻找这样的世界。它将试图识别大气与地球相似的行星，这些行星可能适合居住，因此可能是外星生命的家园

韦伯还分析了太阳系外一颗名为WASP-96 b的巨行星的大气层。它距离地球近1150光年，每3.4天绕其恒星运行一次

南环星云

现在我们又回到了令人眼花缭乱的照片。这张照片捕捉到了一个距离地球约2500光年的行星状星云，它被称为南环星云。 尽管被称为“行星状星云”，但它实际上与行星无关。 相反，它是一个巨大的膨胀的气体和尘埃球体，被一颗垂死的恒星点亮。 在尘埃的笼罩下，这颗恒星数千年来一直在向各个方向喷射物质环。这是因为随着恒星年龄的增长，它们改变了制造能量的方式，并用外层进行调度，然后在它们再次变得非常热时为相同的物质提供能量。 简而言之，除了研究第一批恒星是如何诞生的之外，韦伯还将对它们是如何死亡的进行编目。

另一张照片捕捉到了由垂死恒星引起的行星状星云-这是在遥远的未来等待我们太阳的命运

斯蒂芬五重奏

第四张照片是斯蒂芬的五重奏，它是1877年发现的第一个紧凑星系群。 它大约2.9亿光年远，位于飞马座。 五重奏中的五个星系中的四个被锁定在反复近距离接触的宇宙舞蹈中。 五个星系中的两个，NGC 7318 a和b，形成一对，在新图像中几乎是一个。 五个星系中最亮的是螺旋星系NGC 7320，位于图片左侧，比其他星系更近。 NGC 7320具有广泛的“H II区”-电离氢原子区域，描绘为红色斑点，恒星形成正在发生。

五个星系中的两个NGC 7318 a和b，形成一对。五个星系中最亮的成员是螺旋星系NGC 7320。

船底座星云

韦伯还透露了船底座星云中闪闪发光的婴儿恒星图像，这是太空中最明亮和最大的星云之一，位于距离南部星座船底座约7600光年的地方。 星云是恒星诞生的地方，这个特殊的地方是许多巨大恒星的家园，包括一些比太阳更大的恒星。 这张令人惊叹的照片显示了船底座星云中附近一个名为NGC 3324的年轻恒星形成区域的边缘。在图像的底部是NGC 3324的西段，NASA称之为“宇宙悬崖”-一个橙色的景观，“崎岖的山脉”和“山谷”点缀着闪闪发光的小星星。这张照片由NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜在红外光下拍摄，首次揭示了以前看不见的恒星诞生区域。

在图像的底部是NGC 3324的西段，NASA称之为“宇宙悬崖”，一个橙色的“崎岖山脉”和“山谷”景观。