1990年代开始建造的太空望远镜——韦伯空间望远镜，最近公布一系列图像，推测为迄今已知最古老的星系。看看这台望远镜镜头下，壮丽多彩的宇宙。
韦伯空间望远镜（James Webb Space Telescope）7月中旬公布一系列照片，让世人为之振奋，最近有科学家分析数据，推测望远镜已经拍摄到迄今为止最古老的星系图像。
哈佛天体物理中心的研究员罗汉·奈都（Rohan Naidu）7月20日接受法新社访问时说，这个编号为GLASS-z13的星系出现在135亿年前，也就是大爆炸（Big Bang）发生后3亿年，一旦被证实，将推进此前学界认为大爆炸后4亿年才出现星系的理论。
奈都团队使用的资料，并未在韦伯空间望远镜的首批公开照片中。这些资料来自望远镜的近红外线相机（NIRCam），GLASS-z13最终的成像是一团红色当中有个白点的照片。
奈都指出，这个星系中恒星的质量大约是太阳的10亿倍。
据悉另一个科研团队从数据中得到类似结果，奈都相信这次发现的成功率颇高。
在拉格朗日L2点运行
韦伯空间望远镜堪称人类史上最强大的太空望远镜，才公布第一批数据就已经为全球天体物理学家，提供了突破此前科研成果的机会，其20年任务势必为人类的太空探索带来更多成果。
现在我们从头开始，谈谈韦伯空间望远镜到底有什么不同。
韦伯空间望远镜在1990年代开始建造，由美国宇航局（NASA）、欧洲空间局（ESA）与加拿大航天局（CSA）携手打造。望远镜原定于2007年升空，无奈升空日不断拖延，直到2021年美国时间圣诞节早上，装载望远镜的火箭才在法属圭亚那（French Guiana）的欧洲空间局库鲁（Kourou）基地，由阿丽亚娜5号火箭发射升空。
测试的拖延，让望远镜造价翻倍，据估计达100亿美元（约139亿新元）。
庆幸的是，火箭顺利升空，望远镜也顺利调整对焦，开始科研工作。
韦伯空间望远镜的轨道，距离地球150万公里处，环绕着拉格朗日L2点运行。
为什么要在拉格朗日L2点上？因为这样一来，望远镜就可以一直背对太阳、地球和月球，减少热能影响望远镜工作；环绕而不是固定在L2点运行，也能帮助望远镜节省能源。
由于韦伯空间望远镜采用红外线观视宇宙，任何热能都将产生红外线影响观测效果。保持低温是科研团队的最大挑战，因此我们看到的望远镜造型，其中一面是网球场大小的多层遮阳帆，隔开所有来自太阳和地球的热能。
为何采用红外线？
其实人眼所能见到的光，其波长范围落在360nm至830nm左右，非常有限，波长更短的是紫外线、X射线与伽玛射线，波长更长的是红外线、微波与无线电波。
此前哈勃空间望远镜（Hubble Space Telescope）的观测波长范围是90nm至2500nm，韦伯空间望远镜的观测范围则是波长600nm至2万8500nm。
由于宇宙不断扩张，古老星系发出的光来到人类观测点的时候，光线会出现红移，也就是波长变长了。
证实这项定律的是美国科学家埃德温·哈勃（Edwin Hubble，哈勃空间望远镜以他命名）与比利时天文学家乔治·勒梅特（Georges Lemaitre）。
此外，红外线的穿透力更强。宇宙中充满尘埃与气体，捕捉红外线可以让我们看到这些障碍物底下的遥远星系。
韦伯空间望远镜具备近红外线相机（NIRCam）、中红外线相机（MIRI），以及光谱仪。近红外线相机可以帮助观测古老星系的诞生。
这是南环星云（The Southern Ring），左右两张照片都是韦伯空间望远镜的作品。
左边是近红外线相机（NIRCam）所拍，右边则是中红外线相机（MIRI）拍摄的。从左边的图像，我们看到星云当中的白色亮点，其实不是造成这星云壮观图景的恒星。若我们观察右边图像，白色亮点旁的红色光点才是这个场景的始作俑者。
这张图显示恒星生命周期尾声的事件场景，红色光点是已经形成白矮星的恒星。
上次在谈论黑洞形成时，提到当恒星的燃料用尽，1倍太阳质量的主序星会变成红巨星，最后崩塌形成白矮星。10至30倍太阳质量的主序星则会先形成超巨星；其中10倍太阳质量的恒星最终崩塌形成中子星，30倍太阳质量的恒星最终会崩解形成黑洞。
右图显示了恒星崩塌后将气体散射出去的事件，温度极高。
让我们对比哈勃（左）与韦伯（右）之间的差异。
这是SMACS 0723星系团。恰当的星系团质量可以折射并放大来自更远的光束，就是所谓“引力透镜”（gravitational lens）效应。作为韦伯空间望远镜的第一张公开照片，那些闪耀星芒的恒星并不是重点。我们应该将关注点放在背景中那些扭曲呈弧形的红色星系，它们来自更远更古老的时期。
部分弧形光束花了130亿年才来到我们面前，那也就是宇宙诞生初期的远古时光。
斯蒂芬五重星系（Stephan's Quintet）在韦伯空间望远镜观测下，展示了更多细节。
除了最左边的NGC 7320，其他四个星系都在互动。NGC 7320距离地球4000万光年远，其他四个星系则距离地球2亿9000万光年远。
最顶端的星系NGC 7319含有一个活动星系核（active galactic nucleus），一个质量相当于2400万个太阳的超质量黑洞就在其中，吞噬大量物质的同时，也释放出相当于400亿个太阳的能量。
此外，韦伯空间望远镜也能分析数据，寻找具有水分子的太阳系外行星（exoplanet），这有助于科学家寻找外星生命，或适合人类居住的星球。
韦伯空间望远镜的第一步已经让人振奋不已，未来的科研成果，势必让全球天文物理学家受益，相信会有更多突破性研究诞生。读者不妨到韦伯空间望远镜官网webbtelescope.org下载高清照片，放大欣赏细节。
（资料来源：韦伯空间望远镜官网、NASA博客、法新社、路透社、泛科学杂志、BBC新闻网、维基百科）
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