这一切都在望远镜的设置中,并且可能还有更多!

这幅图片的主体前方有一颗明亮的恒星,即遥远的星系团 SMACS 0723。
图片来源:NASA、ESA、CSA 和 STScI
约翰·韦斯特这些图像令人惊叹,为红外宇宙带来了令人难以置信的分辨率。展示暗淡的星云或遥远的星系有一个奇怪的副作用:通常,更近、更明亮的恒星似乎会出现尖峰,六个大的和两个小的。这种效果非常具有标志性,你可以一眼就确认这张照片是由詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的。
尖峰背后的原因是望远镜的结构——任何现代天文台都必须面对这一事实。用于高级天文学的望远镜不再使用透镜来放大宇宙的遥远特征。它们改用镜子。因此,光线首先从主镜反射到副镜上。这面副镜就在主镜的正前方,它的位置和握持方式可以产生奇特的图案。
让我们具体看一下詹姆斯·韦伯太空望远镜。它的副镜是圆形的,由三根支柱支撑。支柱会产生一种称为衍射的现象。这是波在路径上受到障碍物影响的方式。在副镜的三根支柱的情况下,来自明亮物体的光线会产生衍射尖峰。每个支柱都会在与支柱成 90 度的位置产生两个尖峰,加起来有六个。但如果算上它们,图像中肯定有八个尖峰:六个大的和两个小的。
那么到底是怎么回事呢?詹姆斯·韦伯太空望远镜还有另一个奇特的特征。它的主镜是分段的,由 18 个六边形碎片组成,这些碎片也会产生衍射特征。实际上,镜子的形状才是造成尖峰的主要原因。镜子的边缘会产生最明显的尖峰,这就是为什么它们间距均匀的原因:镜子是正六边形。

青色线条显示的是马刺的尖刺的位置,黄色线条显示的是镜子的尖刺的位置。
图片来源:NASA、ESA、CSA、STSCI,由 IFLScience 修改。
那么为什么不是 12 个呢?好吧,团队很聪明,将镜子上的四个尖刺与支柱上的四个尖刺对齐,这样最终总共会出现八个。仔细观察尖刺(恒星越亮,越容易观察),你会发现它们的尖端通常非常暗淡,甚至看起来像虚线。
这是衍射后经常出现的另一个效应,称为干涉,光波会根据它们的重叠方式相互抵消或相互放大。
JWST 已经提供了一些令人难以置信的科学成果,预计到达在接下来的几个月里。