现在，我们比以前看得更远、更深、更清晰地观察太空。
恒星诞生地、围绕垂死恒星的星云、一组紧密相互作用的星系、系外行星的首个光谱。这些是詹姆斯·韦伯太空望远镜于 7 月 12 日在美国宇航局新闻发布会上发布的首批图像。这四幅宇宙场景紧随该望远镜发布的首张图像之后，该望远镜于 7 月 11 日在白宫新闻发布会上展示了数千个遥远星系的景象。
“首先，它真的很美。而且里面充满了星系，”詹姆斯·韦伯太空望远镜运行科学家简·里格比在 7 月 12 日的简报会上说。“我们用韦伯望远镜拍摄的每一张照片都是如此。我们不能拍摄空白天空的图像。无论我们看向何处，到处都是星系。”
深入
首张发布图片中捕捉到的星系位于距离我们约 46 亿光年的星系团后面。这些较近星系的质量扭曲了时空，使得星系团后面的物体被放大，让天文学家得以观察 130 多亿年前的早期宇宙。
即使有天体辅助，其他现有望远镜也无法看得如此之远。但詹姆斯·韦伯太空望远镜（也称为 JWST）非常大——其镜面直径为 6.5 米，几乎是哈勃太空望远镜镜面宽度的三倍。它还能看到遥远星系出现的红外波长。这些特点使它比以前的天文台更具优势。
“我们从未见过如此锐利和清晰的图像，”美国宇航局马里兰州格林贝尔特戈达德太空飞行中心的里格比说道。“你可以放大图像并进行操作。”
虽然第一张图像代表了迄今为止对宇宙最深处的观察，但“这一纪录不会保持很长时间”，巴尔的摩太空望远镜科学研究所的天文学家克劳斯·蓬托皮丹在 6 月 29 日的新闻发布会上说。“科学家们很快就会打破这一纪录，甚至走得更深。”
但詹姆斯·韦伯太空望远镜的建造目的不仅仅是为了比以往更加深入和久远地观察过去。第一批图像和数据的缓存展示了近处和远处的太空场景、单个恒星和整个星系的一瞥，甚至还窥探了遥远行星大气层的化学成分。
“这些照片是在五天内拍摄的。每隔五天，我们就会获得更多数据，”欧洲航天局科学顾问马克·麦卡格里恩在 7 月 12 日的简报会上说。（詹姆斯·韦伯太空望远镜是美国宇航局、欧空局和加拿大航天局的国际合作项目。）“这是数十年工作的结晶，但这只是数十年工作的开始。我们今天从这些图像中看到，我们现在已经准备好了。”
宇宙悬崖
这幅图像显示的是“宇宙悬崖”，它是巨大的船底座星云的一部分，该区域距离地球约 7,600 光年，许多大质量恒星正在这里诞生。一些最著名的哈勃太空望远镜图像以可见光的形式展示了这个星云，但 JWST 以“红外烟花”的形式展示了它，Pontoppidan 说。JWST 的红外探测器可以透过尘埃看东西，因此星云看起来特别闪耀着星星。
美国宇航局戈达德天体物理学家 Amber Straughn 说道：“我们看到了之前完全看不见的全新恒星。”
但尘埃中的分子本身也在发光。图片顶部的新生恒星发出的能量风正在推动和塑造横跨中间的气体和尘埃墙。“我们看到了新生恒星吹出的气泡、空洞和喷流的例子，”斯特劳恩说。气体和尘埃是新恒星和新行星的原材料。
“这让我想起，我们的太阳、我们的行星，以及最终的我们，都是由我们在这里看到的相同物质形成的，”斯特劳恩说。“我们人类确实与宇宙息息相关。我们是由相同的物质构成的。”
泡沫星云
南环星云是一团不断膨胀的气体云，环绕着一颗距离地球约 2,000 光年的垂死恒星。在哈勃之前拍摄的图像中，该星云看起来像一个长方形游泳池，上面有模糊的橙色甲板，中间是一颗明亮的钻石——一颗白矮星。詹姆斯·韦伯太空望远镜将视野扩大到远超这个范围，显示出比以前的望远镜所能看到的更多的气体卷须和结构。
“你看到的是这种气泡状的、几乎像泡沫一样的现象，”詹姆斯·韦伯太空望远镜天文学家、太空望远镜科学研究所的卡尔·戈登说。左侧图片捕捉了詹姆斯·韦伯太空望远镜 NIRCam 仪器拍摄的近红外光，泡沫状现象追踪了尘埃从中心向外膨胀时形成的氢分子。由于恒星残余核心加热了热电离气体，中心呈现蓝色。光线从星云中逸出，就像太阳透过斑驳的云层一样。
右图为 MIRI 中红外相机拍摄的图像，外环呈蓝色，尘埃颗粒表面形成了微量碳氢化合物。MIRI 图像还揭示了星云核心中的第二颗恒星。
戈登说：“我们知道这是一颗双星，但我们没有看到产生这个星云的恒星本身。现在在米里，这颗恒星发出红光。”
银河五重奏
斯蒂芬五重星系群是 1877 年发现的一组星系，距离我们约 2.9 亿光年。其中四个星系参与了一场亲密的引力舞蹈，其中一个星系群穿过星系团的核心。（第五个星系实际上离地球更近，只是出现在天空中的类似位置。）詹姆斯·韦伯太空望远镜的图像比以前的观测结果展示了星系内部的更多结构，揭示了恒星的诞生地。
欧洲航天局詹姆斯·韦伯太空望远镜科学家乔凡娜·贾迪诺说：“这是一张非常重要的图像，也是一个值得研究的领域”，因为它展示了推动星系演化的那种相互作用。
仅从 MIRI 仪器拍摄的图像来看，这两个星系看起来就像一缕缕相互靠近的骨架。两个星系显然即将合并。在最上面的星系中，出现了超大质量黑洞的证据。在黑洞周围旋转的物质被加热到极高的温度，并在落入黑洞时发出红外光。
系外行星的天空
这幅“图像”与其他图像明显不同，但其科学意义却丝毫不逊色。它展示了恒星 WASP 96 在穿过其气态巨行星 WASP 96b 大气层时发出的光谱。
美国宇航局系外行星科学家 Knicole Colón 表示：“有些人认为这些云层看起来像是隆起和摆动，但实际上它们包含大量信息。这些隆起和摆动表明这颗系外行星的大气中存在水蒸气。”
探测行星
JWST 拍摄了恒星 WASP 96 穿过其巨行星 WASP 96b 大气层后的光谱。这些凸起和波动显示了不同波长的光线被大气层吸收的程度，揭示了水蒸气、雾霾和意外云层的迹象。
系外行星 WASP 96b 大气的光谱
这颗行星的质量约为木星的一半，每 3.4 天绕恒星公转一次。此前天文学家认为它的天空中没有云，但詹姆斯·韦伯太空望远镜的新数据显示有云和雾的迹象。“有证据表明存在云和雾，因为水体特征没有我们预测的那么大，”科隆说。
等待已久
这些第一批图像和数据已经等待了很长时间。后来成为詹姆斯·韦伯太空望远镜的望远镜是20 世纪 80 年代首次提出，规划和建设遭遇了多年的预算问题和延误（日期: 10/6/21）。
该望远镜最终于 12 月 25 日发射升空。然后它必须在太空中自行展开和组装，前往重力稳定的地方距离地球约 150 万公里，对准由 18 个六边形部分组成的昆虫形主镜，并校准其科学仪器（日期：1/24/22）。在这个过程中，有数百个可能出现故障的地方，但望远镜最终成功展开并开始工作。
“我们很高兴它能成功，因为风险很大，”美国宇航局戈达德太空飞行中心的詹姆斯·韦伯太空望远镜高级项目科学家约翰·马瑟说。“世界相信我们能投入数十亿美元并让它成功，而且它成功了。所以这让我们松了一口气。”
在接下来的几个月里，望远镜团队发布了图像预告经过校准，已经显示出数百个遥远的、从未见过的星系。但现在发布的图像是科学家们利用这些数据制作的第一批全彩色图片，科学家们将利用这些数据开始揭开宇宙的奥秘。
马瑟说道：“它看到了我做梦也想不到的东西。”
对于望远镜团队来说，终于看到第一批图像后，他们感到无比欣慰。“感觉就像，‘天哪，我们成功了！’”同样来自太空望远镜科学研究所的图像处理员 Alyssa Pagan 说道。“这似乎是不可能的。但似乎不可能的事情发生了。”
鉴于人们对首批图像的期待，成像团队发誓要保密。“我甚至不能和我的妻子分享，”制作首批彩色科学图像的团队负责人 Pontoppidan 说。
“你正在看迄今为止宇宙最深处的图像，你是唯一看到它的人，”他谈到 7 月 11 日发布的第一张照片时说道。“它非常孤独。”不过，很快，随着望远镜下载第一批图像，科学家、图像处理人员和科学作家团队在数周内每天都能看到新的东西。“这是一次疯狂的经历，”庞托皮丹说。“一生难得一见。”
对于 Pagan 来说，时机恰到好处。“这是非常具有凝聚力的事情，”她说。“现在的世界两极分化严重。我认为，我们需要一些更具有普遍性和联系性的东西。这是一个很好的视角，提醒我们，我们是更伟大、更美好的事物的一部分。”
詹姆斯·韦伯太空望远镜才刚刚起步，现在它正开始第一轮全面科学运行。“还有很多科学工作要做，”马瑟说。“宇宙的奥秘不会很快结束。”
亚萨钢铁为本文做出了贡献。
