JWST最新观测报告，恒星诞生的早期阶段

ASTELCO·为科研而设计的专业望远镜

Credits：

SCIENCE: NASA, ESA, CSA, Janice Lee (NOIRLab)
IMAGE PROCESSING: Alyssa Pagan (STScI)

位于距离地球4600多万光年的Horologium星座的棒状螺旋星系NGC 1433，由JWST的中红外线仪（MIRI，Mid-Infrared Instrument）拍摄

2月16日NASA发布了最新的詹姆斯韦伯望远镜(JWST,James Webb Space Telescope)观测研究报告——JWST揭示了邻近星系中气体和尘埃错综复杂的网络，在JWST的中红外线仪（MIRI）拍摄的图片中，棒状螺旋星系NGC 1433呈现出一种全新的面貌，曾经在可见光波段下显得暗淡无光的星系区域，现在在JWST的红外光波段下，是发光的尘埃腔和巨大的洞穴状气泡。

在JWST运行工作的第一年，对附近星系的最大规模调查是由PHANGS（Physics at High Angular resolution in Nearby Galaxies）协作进行的，涉及来自全球各地的100多名研究人员。该团队正在研究19个螺旋星系的不同样本，头几个月已经对其中五个目标--M74、NGC 7496、IC 5332、NGC 1365和NGC 1433--进行了观测。

Credits：

SCIENCE: NASA, ESA, CSA, Janice Lee (NOIRLab)
IMAGE PROCESSING: Alyssa Pagan (STScI)

位于距地球2400多万光年的Grus星座的NGC 7496星系，在NGC 7496的中心，一个条形螺旋星系，是一个活跃的星系核（AGN，Active Galactic Nucleus）。AGN是一个活跃的超大质量黑洞的另一种说法，它正在发射喷流。这在JWST图像的中心发出了相当明亮的光芒。此外，韦伯的极端敏感度还能捕捉到各种背景星系，这些星系在某些情况下显示为绿色或红色。

观测结果显示，在这些星系中存在着高度结构化特征的网络——发光的尘埃腔和排列在螺旋臂上的巨大的洞穴状气泡。在观测到的邻近星系的一些区域，这张特征网似乎是由所有单独和重叠的壳层和气泡组成的，年轻恒星在此间释放能量。

在此之前，由于缺少高分辨率成像技术，科学家无法直接观察研究一颗恒星生命周期的最初阶段，这个阶段被包裹在气体和尘埃云之中，而现在JWST强大的红外探测能力能够穿透尘埃将所缺失的碎片收集拼接起来，在最精细的尺度上研究这些相互作用，有助于我们深入了解星系如何随着时间的推移而演化的更大图景；研究恒星和原行星系统的诞生过程，是JWST四大主要科学任务的其中之一。

James Webb Space Telescope

NASA的詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）是一个红外太空观测站，于2021年12月25日从ESA位于法属圭亚那库鲁的发射场发射，搭载在阿里安航天公司的Ariane 5号火箭上。它是迄今为止最强大的太空望远镜，是著名的哈勃太空望远镜（HST，Hubble Space Telescope）的继任者，它将以前所未有的方式观察星系演变、恒星和行星的形成、系外行星系统以及我们的太阳系。

Photo from jwst.nasa.gov

詹姆斯-韦伯太空望远镜图

詹姆斯-韦伯太空望远镜继承了哈勃太空望远镜强大的高分辨率成像能力和斯皮策太空望远镜（SST，Spitzer Space Telescope）探测中红外波段范围光线的能力，由于红外光可以穿过阻挡可见光的密集气体云，JWST将把隐藏的宇宙展现在我们眼前：早期星系、形成中的行星、褐矮星，恒星形成的早期阶段，以及其他世界大气中的水等等。这些观测将帮助我们更好地了解早期宇宙，星系和恒星如何随时间变化，以及其他世界的特征。

Credit: NASA and J. Olmsted (STScI)

电磁波的光谱示意图，其中分别标示了JWST、HST、SST三台望远镜的可探测波长范围，JWST的四个仪器覆盖了从600到28,500纳米的波长范围

Credit: NASA, E. Wheatley (STScI)

JWST的观测波长范围、镜子尺寸和以及位置规格

发射日期：Dec. 25, 2021.

成本：$10 billion.

轨道：JWST将围绕太阳运行，在第二拉格朗日点（L2）周围，距离地球近150万公里

主镜尺寸：宽 6.5m

遮阳板：22m x 12m

重量：6,500 kg

L2是地球附近的一个空间点，位于太阳的对面；这个轨道将使望远镜在围绕太阳运行时与地球保持一致。第二拉格朗日点是大部分太空望远镜的放置点，包括赫歇尔太空望远镜和普朗克太空观测站。

JWST从一开始就是一项国际合作。除了美国之外，还有13个国家参与了望远镜的建造，包括奥地利、比利时、加拿大、丹麦、法国、德国、爱尔兰、意大利、荷兰、西班牙、瑞典、瑞士和英国。NASA是该项目的主要合作伙伴，与ESA和CSA共同合作。作为牵头机构，NASA对JWST负主要责任。

JWST的实际科学观测由四台仪器完成，每台仪器都是专门为研究不同波段的红外光而设计的：近红外相机（NIRCam，Near-Infrared Camera）；近红外光谱仪（NIRSpec）；带有相机和光谱仪的中红外仪器（MIRI）；以及近红外图像和无缝隙光谱仪（NIRISS）。每个科学仪器都有创新的功能，使天文学家能够以多种方式研究一系列的天体。

Credit: NASA and STScI

韦伯的四个科学仪器位于主镜后面，将接收望远镜收集的光线，并使用各种工具--照相机、光谱仪和日冕仪--旨在最大限度地提高从每次观测中收集的科学数据质量

负责JWST的科学控制中心是太空望远镜科学研究所（STSCI）——以利用先进的太空望远镜和不断增长的数据档案帮助人类探索宇宙为使命，同时也是世界级的天文研究中心。该研究所成立于1981年，自1990年哈勃太空望远镜发射以来，已经为其制定并执行了系列科学任务，在之后该研究所还将成为南希-格雷斯-罗曼太空望远镜（NCRST,Nancy Grace Roman Space Telescope，预计2026年发射）的科学控制中心。

STScI也是芭芭拉·米库尔斯基太空望远镜档案馆（MAST，Mikulski Archive for Space Telescopes）的所在地，20多个天文任务的数据在这里被整理和传播，供全球天文学界使用。该研究所通过国际公认的新闻、教育和公共推广计划将天体物理学相关知识带给公众。

credit: NASA/C. Gunn

詹姆斯-韦伯太空望远镜直径6.5米的主镜

JWST的终极科学目标是发现宇宙的秘密和寻找地球以外的生命，具体可以划分为以下四个领域：宇宙中的第一缕光和再电离过程（First Light and Reionization），早期宇宙中星系的演化过程（Assembly of Galaxies），恒星和原行星系统的诞生（Birth of stars and protoplanetary systems），以及行星及生命的起源（Planets and origins of life）。另外，JWST还将考察开普勒太空望远镜（Kepler Mission）之前发现的系外行星，并对地面太空望远镜的实时观测进行跟进。

2022年7月11日，NASA公布了JWST拍摄的第一张科学质量的图像。这幅令人惊叹的图像显示了迄今为止最遥远的宇宙红外景象。隔天的活动现场JWST的首批科学图像也相继发布，它们包括船底座星云中的宇宙悬崖，引人注目的南环星云，斯蒂芬五角星，以及对热气巨行星WASP-96 b的大气成分的分析。JWST首批科学图像的发布拉开了JWST宇宙探索计划的序幕，全世界的天文学家都将有机会利用JWST观测到从太阳系内的天体到早期宇宙的任何东西。

Credit：NASA、ESA、CSA和STSCI

NASA于2022年7月11日公布JWST拍摄的第一张科学质量的图像，是迄今为止最遥远的宇宙红外视图

从1989年在STSCI与NASA举办的下一代太空望远镜研讨会的一个想法开始，到2021年12月25日的正式升空，再到2022年7月12日发布首批科学图像，从概念到蓝图，设计开发和反复测试，期间因各种原因多次延迟发射，最后成功发射部署，JWST的升空之旅可以说十分曲折，也因此备受瞩目。JWST发射当天，全世界有数百万人同时观看，Science Citizen的公民天文学家甚至使用他们自己的Unistellar望远镜进行观看追踪。

Credit：Aad Verveen

来自荷兰的公民科学家Aad Verveen在分离后不久对JWST及其助推器的观察

在以前，像Unistellar eVscope和eQuinox这样口径在11cm左右的望远镜是无法观测到像JWST这样的物体的，但是技术的进步拓宽了人类的视野，相信在不久的将来越来越多的天文爱好者可以看到更深更远的宇宙。

"We understand ourselves as one of the many branches of scientific research, listening to scientists and providing them with what they need to achieve their goals. Many of our projects are requests from the astronomical community, which we turn into ready-to-buy products."

– Peter Aniol, ASTELCO联合创始人兼总经理

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