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來自宇宙深處的5張絕美圖像! 韋伯望遠鏡捕捉到「宇宙懸崖」

  • 更新2022/07/13 16:19
  • 發布2022/07/13 16:06
  • 作者/ 戴嘉芬

詹姆斯韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope;簡稱JWST)從地球出發28周後,終於完成它的初始任務!NASA於週二公布第一批觀測圖讓全世界天文迷歡欣鼓舞,連Google首頁也換成韋伯塗鴉照,慶祝史上最深遠的宇宙照片誕生!

此次韋伯的觀測結果由NASA美國太空總署、ESA歐洲太空總署、CSA加拿大太空總署以及太空望遠鏡科學研究所代表共同選出。這些觀測結果將韋伯四個最先進科學儀器包括NIRISS、NIRCam、MIRI、NIRSpec發揮到極致。主要觀測圖像群大致可分為下列5組。

SMACS 0723星系團

這是一個距離地球非常遙遠的巨大星系團,也是人類有史以來所能看見的宇宙最深處圖像,它們出現在46億年前。這張圖像採用多次曝光的方式合成,每次曝光時間約2小時。這張圖片也顯示了韋伯的觀測能力可追溯到宇宙早期樣貌,甚至回顧宇宙中第一個星系的形成過程;而SMACS 0723星系團的觀測只是個開端。

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藉由觀測SMACS 0723星系,能了解宇宙早期的樣貌。取自Webb專頁

WASP-96b系外行星光譜

WASP-96b距離地球約1150光年,韋伯詳細觀察太陽系外這顆又熱又膨脹的行星,關於它的”水”特徵。這也是首次在系外行星中探測到水,而之前對這顆行星的研究也沒有發現霧霾和雲的證據。

6月21日,韋伯運用270英呎的鏡子來收集紅外光,再透過近紅外光成像儀和無狹縫光譜儀(NIRISS)記錄行星穿過恆星時的6.4小時光變曲線,以及波長在0.6至2.8微米的紅外光透射光譜。這張光譜圖是由280個單獨光譜所組成。

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韋伯的近紅外光成像儀和無狹縫光譜儀(NIRISS)可幫助科學家研究其它系外行星的大氣層是由什麼所組成。取自Webb專頁

接下來一年裡,研究人員將繼續透過韋伯傳回的影像,來研究其它系外行星的大氣層是由什麼所組成的,從小型的岩石行星到富含氣體或冰層的巨大行星,甚至包括可能適合居住的行星在內。

南環星雲 Southern Ring Nebula 

代號為NGC 3132的行星狀星雲是一個膨脹的氣體雲,圍繞著一顆垂死的恆星,距離地球約2,500光年。韋伯的兩台相機首次將第二顆垂死恆星帶入了新的宇宙視野,它們週期性地噴出氣體和塵埃雲。左圖由近紅外相機(NIRCam)所拍攝,星星和光層都非常突出。右圖則由中紅外儀器(MIRI)所拍攝,顯示恆星被塵埃包圍的模樣。

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膨脹的氣體雲圍繞著一顆垂死的恆星,讓整個星雲彷彿一個不對稱的貝殼。取自Webb專頁

從作為行星狀星雲出生到死亡,韋伯可以探索老化恆星的塵埃和氣體外殼,這些垂死的恆星有朝一日可能演變為新的恆星或行星。

史蒂芬五重星系Stephan’s Quintet

這是一群位於飛馬座的星系,由五個星系組合而成。其中四個星系靠得很近,而第五個星系NGC 7320離得較遠,它距離地球約4000萬光年,而其它四個星系距地球約2.9億光年。這張圖像也是韋伯至今傳回的最大圖像,它覆蓋了月球直徑約五分之一,由1000張單獨圖像所構成。

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韋伯傳回史蒂芬五重星系的畫面,能讓科學家研究這些相互作用的星系是如何觸發恆星而形成。取自Webb專頁

在這個五重星系中,數以百萬計的年輕恆星正閃閃發光,以及新恆星誕生所產生的星暴區讓整張圖像看來燦爛奪目。當其中一個星系NGC 7318B穿過星團時,韋伯捕捉到了瞬間的巨大衝擊。另一個星系NGC 7319則擁有一個活躍星系核,這是一個超大的黑洞,質量是太陽的2400萬倍,正在積極吸收物質並釋放大量光能。

韋伯使用近紅外光譜儀(NIRSpec)和中紅外儀器(MIRI)來觀測史蒂芬五重星系,科學家們可以藉此研究這些相互作用的星系是如何觸發恆星而形成或合併,以及這些星系中的氣體又如何受到干擾,還有這些宇宙中的超大黑洞如何吸收和生長速度。

船底座星雲Carina Nebula

這張貌似由”山”和”谷”組成的奇妙景觀,其實是位於船底座星雲西北邊的一顆恆星(NGC 3324)的氣腔邊緣,使它看起來像是一座的「宇宙懸崖」。

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船底座星雲貌似由”山”和”谷”組成的景觀畫面,看起來像是一座月光下的「宇宙懸崖」。取自Webb專頁

船底座星雲(NGC 3372)是一個包圍好幾個疏散星團的明亮大星雲。與地球的距離大約8500光年。圖片中的”山脈”其實是在紅外光下成像的發光年輕恆星。這些炙熱的恆星風從星雲中雕刻出海綿狀區域。而強烈的紫外線輻射泡泡正在通過並侵蝕星雲壁。從圖片中,看似”山脈”升起的”蒸汽”其實是星雲中流出的熱電離氣體和熱塵埃。

NGC 3324位於地球約7600光年之外,韋伯透過近紅外相機(NIRCam)和中紅外儀器(MIRI),揭示了從前隱藏的最早恆星快速形成階段。

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