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韋伯望遠鏡剛拍完太空美圖就被隕石砸壞了?真相來了
2022/11/26

韋布望遠鏡出新圖了!

就在1個月前,為了演示這台紅外太空望遠鏡在不同科學目標上卓越的觀測性能,順便證明這將近100億美元花得夠值,官方一下子公布了好幾幅韋布拍攝的科學圖像,向人類展示了一個前所未見的全新宇宙(參見《宇宙級「買家秀」,就問你百億美元值不值?》)。

而這一回,官方正式發布的圖像只有一個目標天體,那就是——

車輪星系PGC 2248

韋布望遠鏡拍攝的車輪星系,由近紅外相機和中紅外設備拍攝的影像合成 | NASA/ESA/CSA/STScI

車輪星系距離地球約5億光年,位于南天的玉夫座(Sculptor)中,因為形似老式馬車的車輪而得名。

科學家認為,在很久很久以前,車輪星系是一個普通的大型旋渦星系,跟我們所在的銀河系相似。 大約4億年前,它與另一個在這張圖片中看不到的小星系發生了高速碰撞。這一事件改變了車輪星系的形狀和結構,讓它變成了今天我們看到的這副模樣。

車輪星系中形成了兩個環狀結構:一個明亮的內環圍繞著星系中心,另一個色彩豐富的外環則框住了整個星系。這兩個環從碰撞中心向外擴展,就像池塘里扔進一塊石頭后引發的漣漪。

由于存在這些獨特的特征,天文學家將它歸類為「環狀星系」,這一星系類型要比銀河系這樣的旋渦星系罕見得多。

韋布望遠鏡用近紅外相機拍攝的車輪星系| NASA/ESA/CSA/STScI

然而,盡管發生了星系碰撞,大型旋渦星系的大部分特征卻得以保留,包括它的旋臂。它們在內環和外環之間構成了「輻條」,使得整個星系看起來更像老式馬車的車輪了。

在近紅外和中紅外合成的第一幅圖像中,旋臂被展示為亮紅色。同樣的亮紅色調不僅出現在整個車輪星系之中,還出現在左上方那個稍小一些的旋渦星系之中。

這種顏色標明了星系中富含碳氫化合物的塵埃,由韋布望遠鏡的中紅外設備拍攝。

韋布望遠鏡用中紅外設備拍攝的車輪星系 | NASA/ESA/CSA/STScI

同一個目標,哈勃望遠鏡早在27年前就進行過觀測。但韋布望遠鏡利用自己強大的紅外線觀測能力,揭示了這個星系結構中大量前所未見的細節。

紅外線,本質上是熱輻射,能夠穿透塵埃云,讓韋布看清哈勃望遠鏡無法看透的空間區域

韋布公布的最新圖像,不僅分辨出了車輪星系外環上恒星形成區域內的單顆恒星,還展示了星系中央超大質量黑洞周邊非常年輕的恒星群,揭示了有關恒星形成和中央黑洞的新細節。

比如,隨著外環向外擴張,它將環繞星系的塵埃和氣體向外推,從而引發了恒星的形成。新恒星誕生的區域在近紅外圖像中顯示為小藍點,分散在整個星系,但在外環中特別集中。

韋布望遠鏡拍攝的圖像提供了一個全新的視角,讓我們看到了車輪星系數十億年來的變化。

哈勃望遠鏡與韋布望遠鏡拍攝的車輪星系對比 | NASA/ESA/CSA/STScI/Mark McCaughrean

從上面這張兩代太空望遠鏡的對比圖中,能夠看到時隔短短27年,雖然車輪星系本身沒有明顯變化,但恰好出現在車輪星系前方的銀河系內恒星(紅框內)卻明顯移動了一小段距離。

而更明顯的差異,則是韋布望遠鏡能夠透過車輪星系,看到它背后的許多更遙遠的星系。

這極大地 拓展了人類遙望宇宙的能力

「韋布不是掛掉了嗎?」

就在韋布望遠鏡公布首批彩圖后不久,一則傳言開始在社交媒體上流傳,大意是——韋布望遠鏡多次遭受微流星體撞擊,已造成不可逆破壞。

這則傳言的遣詞和行文,無不引人猜疑:是不是剛拍完第一批圖片,價值100億美元的韋布望遠鏡就被砸到報廢了?

事實上,韋布望遠鏡被微流星體高速撞擊,是真的,而且還不止一次。截止到首批科學圖片發布之日,韋布共遭受到至少19次撞擊。

其中,被描述為「已造成不可逆破壞」的那次撞擊,發生于5月22日-24日之間,在韋布望遠鏡金光閃閃的18塊主鏡片中的一塊上,砸出一個明顯的凹痕。

韋布望遠鏡主鏡片的對齊情況,左為幾年前在地面實驗室測得的理想狀態,右為6月21日在太空實測的狀況,右下那塊主鏡片上可見明顯凹痕 | NASA/STScI

看起來很嚴重? 確實。但實際上,大型望遠鏡遠沒有普通人想象的那麼脆弱

舉個其他望遠鏡的例子好了。

麥克唐納天文台口徑107英寸的望遠鏡 | 麥克唐納天文台

美國得克薩斯州的麥克唐納天文台,有一台口徑107英寸(約2.7米)的望遠鏡。

1970年2月5日,一名入職不久的新員工喝醉了酒,帶了把手槍進入天文台,朝著望遠鏡主鏡連開7槍。發現沒能擊碎主鏡,他又拎了把錘子爬進望遠鏡,對著主鏡咣咣開砸

如此蓄意破壞,這台望遠鏡大概是徹底被毀了吧?當年辦這個案子的警長也是這麼認為的。

但事實上,并沒有。

107英寸望遠鏡主鏡上留下的彈孔和被錘子砸崩了的凹坑,攝于2019年主鏡被拆下來重新鍍膜之時 | JJ Hermes

盡管主鏡上多了7個彈孔,還有一大片被錘子砸崩了的凹坑,但這台望遠鏡第二晚就繼續投入了觀測,拍到了截至當時它拍過的最好一批照片。

這些破壞對望遠鏡的影響,僅限于集光能力下降1%,相當于有效口徑從107英寸降到了106英寸,并引入了極少量的衍射。

根據麥克唐納天文台在1970年2月10日發布的通報,所有類型的天文觀測都不會受到這一悲劇的影響

這台望遠鏡后來更名為哈蘭·史密斯望遠鏡,至今仍在使用。它以「親身經歷」告訴我們,大型天文望遠鏡并沒有那麼脆弱。

哈蘭·史密斯望遠鏡主鏡上的彈孔細節,其他白點是主鏡反光鍍膜起泡的結果,重新鍍膜即可修復 | JJ Hermes

回到韋布空間望遠鏡。盡管主鏡之一受到微流星體的撞擊而變形,對成像產生了可以檢測的微弱影響,但對于一台敞開式設計的空間望遠鏡來說,這些的撞擊原本就無可避免,在設計之初就已經被考慮在內,并準備好了相應的預案。

據韋布團隊6月8日發布的一篇博文,他們對受到影響的主鏡片進行了微調,成功抵消了一部分成像失真。目前韋布的成像質量仍遠遠超過預期,完全有能力完成給它設計的科學任務。

被微流星體撞到的主鏡片,就是箭頭所指的這塊,編號C3 | NASA

總而言之,被微流星體砸中不假,但韋布望遠鏡離「掛掉」還有很遠。

不斷流出的韋布「生圖」

「光榮負傷」的韋布望遠鏡,目前已經展開了它繁忙的科學觀測任務。得益于部分項目的公開透明,韋布的一些觀測原始數據會即時公開并提供下載。

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