看向更遙遠的深空韋布望遠鏡正深刻改變天文學

　　作為哈勃空間望遠鏡的繼任者，“身價”100億美元的韋布空間望遠鏡于去年12月25日發射升空，旨在“探索宇宙的起源”。即使迄今觀測時間不足半年，它仍然做出了幾項破紀錄的重要發現，美國太空網在21日的報道中，列出了它正在改變天文學的六種方式。

　　發現更遙遠的星系

　　在韋布望遠鏡發射前，天文學家已知最遙遠的星系是GN-z11，其誕生于134億年前，也就是宇宙大爆炸后4億年。

　　但韋布望遠鏡打破了這一紀錄！天文學家利用像阿貝爾2744這樣的前景星系團作為引力透鏡——星團這樣的大質量物體通過引力扭曲空間，像透鏡般放大來自更遠物體的光，發現了更遙遠的星系。

　　天文學家通過計算發現，名為GLASS-z12的星系誕生于宇宙大爆炸后3.5億年；名為Maisie的星系被認為誕生于宇宙大爆炸后2.8億年；甚至有科學家稱，發現了誕生于宇宙大爆炸后2億年的星系。

　　韋布望遠鏡正在確認這些發現，天文學家最近借助其提供的數據，證實了一個誕生于宇宙大爆炸后3.25億年前的星系。

　　對系外行星大氣進行迄今最詳細測量

　　天文學家現在已經發現了5000多顆系外行星，但我們對其中的許多行星幾乎一無所知。官方提到，希望韋布望遠鏡可以盡可能遠地去觀察那些“外星大氣環境”。

　　今年8月，天文學家宣布，韋布望遠鏡首次在700光年外的系外行星WASP-39b的大氣層中發現了二氧化碳氣體。11月天文學家發布了一份更完整的光譜，表明WASP-39b的大氣中不僅包括二氧化碳，還包括一氧化碳、鉀、鈉、二氧化硫和水蒸氣，這是科學家迄今對系外行星大氣層最詳細的分析。

　　這一研究為科學家提供了行星演化的線索，也可以揭示太陽系中的氣態巨星木星和土星是如何形成的。此外，二氧化硫的存在也是太陽系外首個行星光化學產物，因為當恒星的紫外光與行星大氣中的分子發生反應時，就會形成這種化合物。

　　表征宜居系外行星

　　系外行星科學的“圣杯”之一是找到另一顆像地球一樣宜居的行星，韋布望遠鏡很適合描述表征此類系外行星。

　　近日，美國國家航空航天局稱，韋布望遠鏡首次觀測到環繞TRAPPIST-1恒星的7顆地球大小的行星。這7顆行星距離地球約39.13光年，位于恒星的宜居帶或附近，那里可能存在液態水。天文學家認為它們是研究太陽系外行星是否適合生命生存的絕佳實驗室。

　　JWST的初步觀察重點是TRAPPIST-1c，模型表明它有一個類似金星的大氣層，含有大量二氧化碳。雖然TRAPPIST-1c很可能因為太熱而不適合生命存在，但確定它是否擁有大氣層以及大氣層是否含有二氧化碳，將是表征類地行星的一大步。韋布望遠鏡將繼續對準TRAPPIST-1系統中可能更宜居的星球，天文學家將密切關注生物信號——如大氣中甲烷和氧氣的存在。

　　將目光投向太陽系

　　雖然韋布望遠鏡被設計用于探測深空，但它也可以用來觀察我們太陽系內的鄰居，結果令人驚喜。

　　今年8月，科學家發布了韋布望遠鏡拍攝的太陽系最大行星木星的照片，韋布望遠鏡7月拍攝了這些照片，捕捉到了前所未有的木星南北極極光以及旋轉極地煙霞的圖像。研究人員表示，通過近紅外光和中紅外光的觀測，他們能夠利用韋布望遠鏡的高分辨率，更深入地觀察木星的大氣層。

　　韋布望遠鏡還拍攝了遙遠的海王星、土星的衛星土衛六和火星，顯示了火星表面的溫度變化和大氣中二氧化碳的吸收情況。未來它將進一步觀測火星，以追蹤更稀薄的氣體，例如可能源自地質或生物活動的神秘的季節性甲烷羽流等。

　　揭示恒星形成的秘密

　　哈勃空間望遠鏡拍攝到的最具標志性的圖像之一是“創生之柱”——在老鷹星云內發現的長達光年的圓柱形分子氣體。近日，韋布望遠鏡重新審視了距離地球6500光年的“創生之柱”，在近紅外光和中紅外光下拍攝的圖像顯示，新的恒星正在這個“恒星托兒所”內稠密的氣體云和塵埃云中形成。

　　韋布太空望遠鏡對“創世之柱”的精細捕捉，直接觀察這些年輕恒星，可以幫助科學家們更好地了解恒星形成的過程——塵埃和氣體如何形成緊密的“結”，然后坍縮成恒星。它還可以幫助人們追蹤恒星在這樣的區域形成后會發生什么，以及它們如何從柱狀“繭”中“破繭而出”，從而改進現有的恒星形成模型。

　　改變太空望遠鏡建造方式

　　盡管韋布望遠鏡歷經多年延期和數十億美元超額投資，才最終進入預定軌道，但它為太空望遠鏡的建造開辟了一條新的道路。

　　韋布望遠鏡的一個獨特之處在于，它巨大的金色主鏡由18塊六邊形鏡片組成，其口徑約6.5米（哈勃約2.4米）的主鏡并非整塊完整展開后發射上去的——為適應發射時使用的阿麗亞娜5型運載火箭，NASA把主鏡的左右兩翼進行了“折疊”，在升空之后再讓其展開。設計、建造和發射韋布望遠鏡的努力不僅會帶來革命性的發現，而且會激發下一代大型空間望遠鏡的設計靈感。