楊淨 豐色 發自 凹非寺
量子位 | 公眾號 QbitAI
二十多年的努力，斥資100億美元的史上最強太空望遠鏡——
詹姆斯·韋布（James Webb），剛剛公佈了迄今為止宇宙最深處的照片。
這是韋布的開始——發佈的首張全綵圖像，也是人類窺視宇宙大爆炸的開始。
拍攝的這個星系團SMACS 0723，距離地球46億光年，其大小相當於將你指尖的一粒沙放在一臂遠的地方。
據NASA局長Bill Nelson透露， 僅在這張照片就有成千上萬個星系，其中一些星系發出的光經過了130億年才到達望遠鏡的鏡面。
要知道，宇宙大爆炸也才距今138億年左右。據《科學美國人》形容，現在看到的光，只不過是當時大爆炸之後的一瞬。
天文學家預計，韋布將填補我們已知歷史中的一個神秘空白宇宙——大爆炸後的第一個4億年，並將確定可能存在外星生命的遙遠世界。
有網友感嘆：人類從未如此遙遠、如此清晰地看到宇宙深處。
除此之外，還有人感受到了人類之渺小，宇宙之浩瀚。
而作為哈勃望遠鏡的繼任者，自然就少不了他們兩者的對比。
有網友貼心地做了動圖，感嘆：這100億美元沒白花。
事實上，這個星系團此前就已經被太空望遠鏡拍過。只不過韋布望遠鏡達到了驚人的清晰度，以及透露了這塊區域的更多細節。
而實現的這種精度，是此前哈勃太空望遠鏡遠遠不能達到的。若是更具象一點，據多個媒體報道，強大了一百倍。
核心功臣，是比哈勃大六倍的主鏡。
它有18片六邊形鏡片組成，每塊約重20公斤。
其口徑約6.5米（哈勃約2.4米），面積可達25.4平方米。
集光區域更大，也就意味着更遙遠星系的光被接受進來。
加之鏡片是由高純度的金屬鈹製成，這樣就可以做到表面幾乎做到絕對光滑。
其次，就是觀測波段不同。
韋布集中在紅外波段觀察宇宙，哈勃則主要觀測的是紫外光和可見光。
對於最初形成的恆星和行星，他們往往會隱藏在吸收可見光的塵埃雲後面。但這些區域發出紅外光卻能穿透這層籠罩，揭示其內部信息。
因此紅外光波對觀察宇宙深處非常重要。
最早的恆星和星系發出的光在穿越深空時伸展開來，當它到達地球時，光線已經延伸到光譜的紅外線部分。
而為了更好地接受紅外光波，韋布鏡片上塗滿了金色。
再者，就是軌道不同。韋布是在第二拉格朗日點L2，即距離地球150萬公里處繞太陽運行；哈勃則是繞地球運行。
選這個點是因為它受到地球和太陽引力之和剛剛好，能讓望遠鏡和地球同步繞太陽公轉；還能始終保持太陽、地球、月球在望遠鏡的同一側，從而屏蔽這些熱源的干擾。
除了“如何做到如此清晰”之外，網友們還有幾點疑慮。
比如，出現了一些彎曲的天體。
NASA官方也給出瞭解釋，簡單來説就是引力透鏡效應。
雖然這種圖顯示的是一片天空，但實際上有遠近不同的巨大星系。大質量物體（星系團）的引力來放大或彎曲較小物體（星系、恆星或系外行星）的微弱光。
還有照片上出現了六角星芒，中間還橫着了一個槓。
這是因為韋布是個反射望遠鏡。六角衍射星芒正是因為由於主鏡六邊形鏡片邊緣引起的，而橫着那一道則是來自於副鏡支架。
換言之，這可以説算是是韋布拍攝的特有標識。
另外，還有一個此次工作人員強調“嘚瑟”的點。
那就是這張圖是由不同波長的圖像合成的，僅用時12.5個小時。要是用哈勃太空望遠鏡來拍攝，則可能想需要數週的時間，而且還沒有那麼多細節。
如今這樣的表現，背後卻是一段“一鴿再鴿”的辛酸史。
造價100億的韋布望遠鏡事實上從誕生之日起，韋布的目標就是向宇宙深處邁進——
“回溯”到宇宙大爆炸早期，尋找大爆炸後在宇宙中形成的第一批恆星和星系的光。
它是迄今建造的最大、功能最強的空間望遠鏡。
由美國國家航空航天局（NASA）、歐洲航天局（ESA）和加拿大航天局（CSA）的國際合作項目，由美國29個州及14個國家的300多所大學、研究機構以及相關公司的數千名工程師和數百名科學家共同完成。
有意思的是，韋布的歷史，號稱“一代鴿王”。
早在哈勃升空（1990年）的前一年，就有科學家提出要建一個可以觀察中紅外光譜區域的空間望遠鏡。
它的名字在2002年敲定，為了紀念NASA第二任局長和阿波羅計劃的主要發起者——詹姆斯·韋布。
原計劃耗費5億美元並於2007年發射升空。但由於各種原因，導致項目嚴重超支，發射時間數次推遲。
2004年，它的設計圖經過多次修改基本完成，一些零件開始製造。
其發射日期最初預計是2007~2011年，但因經費爆炸（最開始設置的紅線為80億美元）和技術問題曾推遲到2014年，後又一度推到2018、2019年。
終於在去年12月，經過十年多的等待，“鴿王”完成了最終測試，起飛了。
當然，本來預計22號飛，但由於天氣原因又“鴿”了3天。
（我和我最後的倔強.jpg）
在耗時30天、航行了146萬公里並在路上完成“睜眼”（鏡面完全展開）後，“鴿王”韋布於今年1月底到達了“棲息地”：日地第二拉格朗日點L2。
至此，這個耗資100億美元、被網友戲稱為“外星偷窺設備”的傢伙正式開始服役。
經過幾個月的鏡片對齊、校準，以及設備調試，韋布如約在這個夏天傳回來了它的第一張照片，證明了自己的“厲害”、以及“確實好使”。
它的使命，具體來説是幫助科學家回答以下七大宇宙謎題：
1、宇宙中第一顆恆星什麼時候、在哪裏形成？
2、超大質量黑洞的起源是什麼？
3、暗物質是冷的嗎？
4、大質量恆星如何爆炸成超新星？
5、像地球這樣的行星上的水是從哪裏來的？
6、最有希望的系外行星可以孕育生命嗎？
7、 宇宙膨脹率是否打破了目前的宇宙學模型？
按照計劃，韋布將運行10年，不過NASA表示，其實完全可以支撐20年。
值得一提的是，由於韋布離地球實在太遠，並不能像哈勃那樣派人去修，只能派機器人去補充燃料。
ps. 哈勃已經運行了32年，曾發生過多次死機，最近的一次是去年，現在仍在服役。
今晚十點半，還有4張照片要放出毋庸置疑，韋布的這張照片是我們人類迄今為止看到的最遙遠、最清晰的宇宙成像。
它集成了眾多科學家們二十多年來集體努力的結晶。
有網友表示，“原圖值得慢慢欣賞”、“我只想靜靜地説一句‘好美’”……
還有人發出這樣的感嘆：
如此廣袤深邃的宇宙，如果不存在外地文明實在可惜。
不過，正如一些航天愛好者所説，這張照片只是一道開胃菜。
就像哈勃望遠鏡幫我們破解暗物質等眾多宇宙之謎一樣，韋布也將帶我們再次一窺隱秘的太空，使我們能夠對它進行更加深入的觀察，發現一些更加難以置信的東西，不斷打破人類已有的宇宙認知。
最後的最後，提醒大家：北京時間今晚10點半，NASA還會公佈韋布拍的剩下4張照片，包含船底座星雲、系外巨行星WASP-96 b，南環狀星雲NGC3132和斯蒂芬五重星系。
感興趣的朋友不要錯過。
參考鏈接：
[1]https://twitter.com/thechosenone823/status/1546621736648675328[2]https://www.nasa.gov/webbfirstimages[3]https://www.jwst.nasa.gov/content/about/comparisonWebbVsHubble.html[4]https://www.theverge.com/2022/7/11/23202949/nasa-jwst-first-image-joe-biden-universe-deep-field
[5]https://www.scientificamerican.com/video/see-the-oldest-view-of-our-known-universe-just-revealed-by-the-james-webb-space-telescope/