自2022年夏季開始觀測宇宙以來,耗資100億美元的詹姆斯·韋布空間望遠鏡(JWST)徹底改變了我們對早期宇宙的認知。JWST的聚光能力是哈勃望遠鏡的兩倍多,更重要的是,JWST觀測到的紅外區域,對于繪制我們宇宙的時間線至關重要——由于宇宙在不斷膨脹,最古老稀有的恒星,以及被它們照亮的事物,只會以紅外光的形式出現在我們面前。因此,JWST不僅可以聚焦遙遠的星云、星系團甚至系外行星,讓我們看清以前從未見過的微小結構,還可以幫助研究人員了解星系的質量、年齡、歷史和成分。
三年來,JWST不斷向我們傳遞著前所未見的宇宙景象,宇宙大爆炸究竟如何發生?宇宙真正延伸了多遠?人類在宇宙中是否是孤獨的?讓我們一起走進宇宙畫廊,去探尋這些穿越億年的亙古奧秘吧!

“創生之柱”距離地球約6500光年,是鷹狀星云的一部分,自1995年被哈勃太空望遠鏡首次捕捉到后備受關注。時隔多年,JWST帶來了在近紅外光視圖下捕捉到的創生之柱,為我們揭示了這一壯觀景象的更多細節:三根柱子般的結構由冷卻的星際氣體和塵埃構成,而恒星噴出的物質則在氣體和塵埃中塑造出如熔巖般的波浪線條。這一發現也將有助于人類進一步揭示恒星形成的奧秘。

NGC 602是位于小麥哲倫星云外圍的年輕而明亮的星團,距地球約20萬光年,是首個借助JWST在銀河系外發現的此類天體。這個星團讓人想起早期的宇宙,比氫和氦重的元素濃度很低,密集塵埃的黑云和電離氣體的存在表明星團內正在活躍地形成恒星。

蛇夫座星云復合體是離地球最近的恒星形成區域,它是一個相對較小、安靜的恒星“托兒所”。JWST拍攝的高清圖像首次以近紅外波段揭示了這片距地球390光年的恒星誕生區的精細結構,展現了激烈而有序的恒星形成過程,充滿了印象派的細節紋理。

星云通常由垂死或爆炸的恒星的殘余物組成,也是新恒星的搖籃。蟹狀星云距離地球約6500光年,中心為蟹狀脈沖星——一顆每秒旋轉約30次的中子星。當脈沖星減速時,它會向周圍注入大量能量。一股由物質和反物質粒子組成的高速風沖進周圍的星云,產生沖擊波,形成一個可見的光環。

沿著螺旋星系輪廓分明、布滿恒星的臂膀,我們可以看到它們的中心,那里有古老的星團,偶爾還有活躍的超大質量黑洞。只有JWST才能結合近紅外和中紅外光,提供如此錯綜復雜的近鄰星系細節,講述恒星形成周期的故事。

圖中沙漏形狀的場景標志著一顆年輕的原恒星的形成。這顆壯觀的原恒星位于金牛座,距離地球約460光年,只有大約10萬年的歷史,從宇宙的角度來看,它還處于胚胎階段,仍然依偎在它的母體分子云L1527中。在這張來自JWST近紅外相機的照片中,紅外星云頸部的暗帶是一個厚厚的圓盤,包圍著初期恒星體。隨著質量的增加,它最終會成為一顆成熟的恒星,坍縮并點燃其核心的核聚變。
JWST繪制出了位于距離地球3.26億光年的海德拉星座的Arp 142星系的清晰樣貌。它實際上是兩個星系,看上去就像企鵝星系在守護著另一個蛋狀的星系。這兩個星系相距大約10萬光年,數億年后,它們將合并成一個星系。哈勃太空望遠鏡在2013年用可見光拍攝到了這對星系組合的圖像,但韋布通過紅外線捕捉到了以前從未見過的細節。

圖中銀河系中心的超大質量黑洞似乎正在舉行一個宇宙舞會。觀測揭示,圍繞黑洞旋轉的氣體和塵埃的吸積盤正在持續發出不斷閃爍的耀斑,沒有明顯的休息周期。這些耀斑有些僅持續幾秒鐘,呈現微弱閃爍,而另一些則在每天的爆炸中綻放出耀眼的光芒。


兩顆正在形成的恒星噴發出橙色、藍色和紫色的氣體與塵埃噴流。數千年來,中央的原恒星周期性地噴射氣體和塵埃,以高速噴流和稍慢的流出物形式將其推向太空。當新噴射物質與舊噴射物質碰撞時,材料會根據碰撞粒子的密度而蜷縮和扭曲。這些相互作用導致了多種分子的形成,包括一氧化碳、甲醇和其他有機化合物。

環狀星云是一個典型的行星狀星云, 它是由一顆耗盡燃料的恒星拋出其外層形成的, 距離地球相對較近, 大約2500光年。
圖中這一對緊密結合的活躍恒星,被稱為赫比格-哈羅46/47。恒星被埋得很深,看起來像一個橙白色的斑點,周圍是氣體和塵埃的圓盤,不斷增加它們的質量。赫比格-哈羅46/47是重要的研究對象,因為它相對年輕,只有幾千年的歷史,而恒星需要數百萬年才能完全形成。


JWST捕捉到沃爾夫-拉葉星124(中)這顆恒星瀕臨死亡時的短暫狀態,周圍的星云是由年老恒星隨機噴射的物質和隨之而來的湍流中產生的塵埃組成的。
(圖文來源:視覺中國、《科學世界》等)