韦伯望远镜成果丰富，项目专家乔纳森·卢宁这样解读

韦伯太空望远镜（JWST）首批成果发布后，引发全球关注。7月14日，美国ABC10频道发布了对项目组主要科学家之一、康奈尔大学教授乔纳森·卢宁（Jonathan Lunine）的采访视频。观察者网特翻译如下：

问：韦伯太空望远镜的这些照片告诉了我们什么？

乔纳森·卢宁：首先也是最重要的，这些照片告诉我们韦伯望远镜的性能甚至优于设计要求。图像非常清晰，真的敏锐地展现了细节。我们不仅看到了前景中的物体，还看到了所有这些在背景中的星系。这说明韦伯望远镜可以成为强大的工具，发现宇宙里的许许多多物体。

而这些图像本身包含一些非常酷的信息，包括相对靠近我们自己的太阳系的，以及数十亿光年外正在发生的事情。

问：我们现在知道哈勃和韦伯太空望远镜是完全不同的，你能解释下它们的一些区别吗？

乔纳森·卢宁：它们都是太空望远镜。哈勃是光学望远镜。就颜色和波长而言，它的探测范围主要在人眼可视范围内。另一方面，韦伯太空望远镜的探测范围从我们人类的“可见光谱”的红色部分延伸到红外线，我们更常把这些区间里的光视为“热”而不是“光”。

也就是说，韦伯能看到的波长比我们人眼所能看到的要长。这不仅使我们的观测能够穿过银河系附近年轻恒星中的尘埃，还使我们能够看到极遥远的星系，当那些星系发出的光穿过膨胀的宇宙时，被拉长成红外线（也就是“红移”）。哈勃看不到这些星系，而韦伯可以看到它们。

所以我想说，韦伯望远镜算是“三冠王”。首先，它具有非凡的灵敏度，例如可以在月球那么远的地方探测到一只大黄蜂的热量；其次，它的图像非常非常清晰，相当于在25英里的距离上拍出一分钱硬币；最后，就是可以探测更宽的波长范围。

问：我觉得公众也想知道的是，当我们在看这些图像时，往往会觉得像万花筒一样，看起来到处都是一束光。我们如何能够区分一个物体是星星，而另一个不是？

乔纳森·卢宁：在大多数图像的前景中，我认为我们可以很容易地识别出这是一个星系，或者在某种情况下看到一个蛋形的星云，由恒星抛出的物质形成，事实上你都可以看到它中心的恒星。

对于图像中更遥远和更小的物体，它们几乎都是星系。你可以通过两种方式来发现这一点。其中一些，实际上可以看到它们的形状像小螺旋或类似椭圆形，因此它们不是星星。

对于那些真的很遥远的物体，你会问自己：好吧，那是一颗恒星还是一个星系？你实际上可以测量我们所说的光谱，并且看到光转移到红色区间或红外线中。我们知道有这一现象的物体真的很远，如果那么远的东西能被你看到，那它就不可能是一颗星星，必须是一个完整的星系。所以，这就是你可以区分它们的方式。

问：我们来看下这张图像，里面是有四个或五个星系？

乔纳森·卢宁：这张图像被称为“斯蒂芬五重奏”（Stephen’s quintet），它是五个星系的集合。其中左侧的一个星系实际上与其他四个星系无关，因为它在前景中，离我们更近。

图片来源：NASA

“五重奏”相关星系的编号，图片来源：哈佛大学

其他四个则在相互作用和相互碰撞。如果你仔细观察中间的一个，实际上有两个彼此非常接近的星系，当它们穿过彼此时，有点像在互相撕裂。

这真是一种激烈的场景，我们正瞥见这些由数十亿颗恒星组成的星系之间的一系列相互作用，它们在相互撕裂的过程中也正在创造新的恒星。

这些星系中的恒星也在相互作用，在引力的作用下相互拉扯，把物质抛出，如果你愿意的话，可以视作一条彩练。这些物质的彩练就像烟花一样，恒星正在其中形成。

问：这真的很酷。还有一张看起来好像都是气体的图像。这些气体实际上是在前景里，后面是星星吗？你能解释一下吗？

乔纳森·卢宁：这张图像的下半部分看起来像是棕色的、烟状的东西，顶部看起来是蓝色。这是我们所称的船底座星云（Carina Nebula）的一部分（观察者网注：具体来说，这张照片是NGC3324疏散星团的边缘），它距离地球几千光年。它就在我们的银河系中，是恒星在我们星系里诞生的地方。

图片来源：NASA

画面主体是船底座星云，右上角是NGC3324，图片来源：Harel Boren

有两个过程正在发生。在图像的底部，我们看到都是棕色的尘埃物质，它们是形成恒星的原料的一部分，恒星正在那里形成。

但在清澈的上部，恒星已经形成。比太阳质量大得多的恒星已经开始侵蚀掉棕色物质。它们发出所谓的星际风和大量紫外线——就是当我们去海滩时，试图保护自己免受其伤害的射线。

恒星形成的区域，其边缘正逐渐消失。所以，图像底部制造着新恒星，而图像顶部的原料被吹离，两者之间存在着一种“角力”。

问：这很有趣。另一个问题是我听说在研究中也获得了其他信息。我们能否在行星上找到某些潜在化学物质的信息，比如水？

乔纳森·卢宁：是的，设计韦伯望远镜要做的事情之一，就是获取宇宙中各类物体的光谱，从星系到其他恒星周围的单个行星。光谱是以波长为序，把分解的光排列开来，曲线上有高峰，也有低谷。这些高峰和低谷就是你所看到的任何物质的“化学指纹”。对于不同的元素，不同的分子，有一系列特征性的峰和谷。

因此，通过制作其他恒星周围行星的光谱，韦伯望远镜可以告诉我们行星大气的成分是什么。它含有水吗？它含有二氧化碳吗？甚至可以回答，它到底是否有大气。这将告诉我们这颗行星是否有可能支持生命，尽管不能证实是否有生命。

研究行星光谱实际上是一件棘手的事情，因为与恒星相比，围绕其母星运行的行星非常暗淡。所以韦伯太空望远镜必须使用一些技巧，才能将行星的光从恒星中分离出来，有很多方法可以做到这一点。这次其中一张图像，就是某恒星周围的行星，其光谱显示大气中有水的特征。

WASP-96b的光谱，其质量相当于0.48个木星

问：能够发现另一个星球有潜力形成生命是多么令人兴奋，尤其是这正是你的研究领域。

乔纳森·卢宁：在我个人感兴趣的一个领域中，有这样的发现，是非常令人兴奋的。后续我还将参与处理一些数据，它们同样来自环绕其他恒星的行星。

回溯到1600年，当时布鲁诺说，肯定有无数恒星，而在恒星周围有无数行星。但很长一段时间来，我们就是看不到它们，因为行星太暗了。

天文学家想看到其他恒星周围的行星，但直到1990年代才成为可能。当时的望远镜可以告诉我们那里还有其他行星，但并不能真正告诉我们大气是由什么构成的。

借助哈勃和另一台名为斯皮策的太空望远镜（观察者网注：Spitzer Space Telescope，2003年8月发射，是当时送入太空的最大的红外望远镜），我们发现可以初步探测到最大的一些行星周围的大气。

现在有了韦伯，我们不仅可以研究巨行星，还可以研究几乎与地球一样大小的行星，它们更接近于我们自己的世界。

问：这非常令人着迷。韦伯比哈勃望远镜更向前迈出了一步，但我们还需要看到更多，下一步将如何更好、更细致地观察这些星系？

乔纳森·卢宁：你知道，这些图像仅仅是几张而已。世界各地的天文学家都已安排时间，要通过韦伯望远镜收集数据。其中许多数据将比这些图像更加精细。例如，这次展现的遥远星系的图像，并不是韦伯所能看到的最深处，实际上它的曝光时间还是相对较短。因此，天文学家将不断推进观测，挑战韦伯望远镜的极限。所以在接下来的十年里，这台非凡的望远镜将会有很多新的发现。

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