今年,詹姆斯·韦伯太空望远镜迎来了它运行一周年,在此期间它发回了大量珍贵的图像。而这一切才刚刚开始。
自从詹姆斯·韦伯太空望远镜将于 2022 年 7 月从距地球轨道 150 万公里的位置返回地球,它对太空的探索比以往任何望远镜都更深入,对时间的观察也更久远(日期:7/11/22)目前,基于詹姆斯·韦伯太空望远镜图像的科学论文已经发表,而这距离该望远镜预计的 10 年使用寿命仅过去了一年半。
但詹姆斯·韦伯太空望远镜最终可能还有超过十年的时间来研究宇宙。马里兰州格林贝尔特 NASA 戈达德太空飞行中心的天体物理学家简·里格比 (Jane Rigby) 9 月在巴尔的摩举行的詹姆斯·韦伯太空望远镜首年科学会议上表示,由于发射完美,该任务剩余的燃料比预期的多得多,足以让望远镜瞄准目标。“现在我们有了足够使用 25 年以上的推进剂。”
如果 JWST 前 18 个月的科学研究有任何迹象的话,那么这架望远镜可能将迎来天文学长达数十年的黄金时代。以下只是 JWST 在 2023 年向我们展示的一些内容。
近距离观察最近的恒星育婴室
漩涡是一个布满灰尘的产房,里面挤满了大约 50 颗大小与太阳相当或更小的年轻恒星(日期:2/18/08)当云层中的气体和尘埃凝结成足够大的数量,使引力能够启动恒星中心的聚变反应时,这些婴儿就诞生了。
在詹姆斯·韦伯太空望远镜于 7 月拍摄的恒星育婴室图片中,最年轻的恒星仍然隐藏在顶部和右下方的黑暗区域中。新生恒星通过氢分子喷流宣告自己,这些喷流呈现为长波红外光条纹,在图中呈红色,这是新恒星发育时产生的。
JWST 图像足够清晰,可以显示出一些恒星周围的阴影,这些阴影可能是尘埃盘,就像我们太阳年轻时围绕它的尘埃盘一样。这些尘埃盘又是行星的诞生地。46 亿年前,我们的太阳也是在同样的恒星摇篮中诞生的。
蛇夫座 Rho 距离地球 390 光年,是距离我们最近的恒星诞生地。由于我们与诞生地之间没有恒星,因此 JWST 拥有近距离观察恒星诞生和早期生命的视角,让我们能够看到类似太阳的恒星的诞生和早期生命。
会不会是双胞胎?
发光的柱状物包围着一颗年轻的恒星,这颗恒星注定会长大,最终大小堪比太阳。这些喷流被命名为 HH 211,距离地球约 1,000 光年,嵌在恒星诞生的尘埃云中。这些柱状物之所以可见,是因为年轻恒星在生命早期喷出的气体以超音速撞击附近的尘埃。
JWST 红外相机拍摄的喷流图像分辨率是 HH 211 之前所有照片的 10 倍。喷流中心的波纹暗示 HH 211 实际上可能是双星(一对相互绕转的年轻恒星),而不是一颗孤星。
观察环状冰巨星上的天气
即使是在詹姆斯韦伯太空望远镜相机的 12 分钟短暂曝光中,也有迹象表明,在巨大而冰冷的天王星上,至少有几个地方是阴天。这张 2 月份拍摄的行星北极照片之所以能成真,是因为天王星是侧向倾斜的。从上往下看,可以看到以前所未有的分辨率可见(日期:9/23/22)。其他显著特征包括该行星大气层中的一对亮点,看起来像云,以及一个巨大的、雾蒙蒙的极地冰盖。
极冠似乎只在天王星的轨道将北极暴露在太阳下时形成,随着行星继续运行,极冠逐渐消失。极冠是什么,以及为什么只有当极地面向太阳时才会出现,目前尚不清楚。未来的詹姆斯·韦伯太空望远镜研究和更长的摄影曝光可能会解开这个谜团,同时让我们看到更多这颗冰冷的蓝色巨星的壮丽景色。
猎户座星云中的生命元素
在猎户座星云深处的猎户座棒状星云中,围绕着一颗恒星的尘埃盘中发现了生命形成所必需的化学物质的迹象。虽然这颗尘埃盘太小,在詹姆斯·韦伯太空望远镜于 6 月拍摄的星云图像中无法看到,但它围绕着一颗矮红星,编号为 d203-506。
这颗寒冷的红色恒星与我们的太阳不太相似,但它所处的恶劣环境与我们的太阳在生命早期可能经历的环境相似,这要归功于附近年轻炽热恒星的辐射。詹姆斯·韦伯太空望远镜在红星的盘面中检测到了一种碳和氢的化合物,这表明对生命发展至关重要的化学物质可以承受恒星育婴室的强烈辐射。
令人惊讶的是,许多研究人员认为会破坏有机分子的辐射反而可能提供制造生命组成部分的化学物质所需的能量。
窥视螃蟹的心脏
在詹姆斯·韦伯太空望远镜 10 月份发布的这张照片中,蟹状星云的中央附近有一个小亮点。这个亮点是一颗微小、密度极大的中子星,它是公元 1054 年地球天空中出现的超新星爆炸后留下的。这颗中子星具有强烈的磁场,在旋转时会旋转,似乎搅动着一团烟雾。
这些白色细丝状物并非烟雾,而是中子星磁场将电子加速至超高速(接近光速)时产生的辐射。星云图像中的精细结构显示,弯曲的白色线条标记着磁场线。
蟹状星云的整个起源故事尚不清楚,但詹姆斯·韦伯太空望远镜的红外摄像机提供的细节,以及,帮助天文学家拼凑出巨蟹座的背景故事(日期:5/23/22)。
这五幅图像暗示了我们在未来 25 年的观测中可能从詹姆斯·韦伯太空望远镜上看到的东西。“试图跟上詹姆斯·韦伯太空望远镜的成果可能是一项艰巨而富有挑战性的任务,”巴尔的摩太空望远镜科学研究所的天文学家马克·波斯特曼在 9 月份的会议上说。“发现的数量和多样性既令人兴奋又充满挑战。而这正是我们喜欢接受的挑战。”