韦伯望远镜升空两周年：以壮观的视角观测相互作用的星系

美国国家航空航天局（NASA）的詹姆斯-韦伯太空望远镜在红外光下展示了一对交织在一起的星系，这是它正在进行的一系列观测的最新成果。詹姆斯-韦伯太空望远镜昼夜不停地工作着，它的红外图像和数据细致入微，精确到令人难以置信的地步，经常令研究人员叹为观止。在韦伯于 2022 年 7 月 12 日代表全球天文学家开始进行科学观测之前，这些超出我们眼睛所能看到的波长的光在很大程度上无法达到如此详细的程度。

詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）在庆祝其两周年之际，拍摄到了名为 Arp 142 的相互作用星系的惊人图像。韦伯利用红外线技术展示了"企鹅"星系和"蛋"星系之间详细的相互作用，揭示了新恒星的形成，并提供了对星系动力学和演化的见解。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI

为了纪念其科学观测两周年，这架望远镜观测了 Arp 142，这是一对相互作用的星系，绰号"企鹅和蛋"。主图像结合了近红外和中红外光，直观地突出了这对星系是如何相互作用的--请看包围两个星系的微弱的倒置的蓝色 U 形--以及企鹅星系中的"恒星聚会"，即最近恒星的大量形成。

韦伯中红外望远镜拍摄的相互作用星系 Arp 142 似乎在用原色歌唱。太空背景一片黑暗，上面点缀着明亮的多色珠子。这张照片是由望远镜的中红外仪器 MIRI 拍摄的，天文学家用它来研究较冷和较老的天体、尘埃和极其遥远的星系。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI

美国国家航空航天局局长比尔-尼尔森说："自从两年前拜登总统和哈里斯副总统揭开詹姆斯-韦伯太空望远镜的第一张图像以来，韦伯一直在不断揭开宇宙的奥秘。通过来自宇宙各个角落的非凡图像，几乎可以追溯到时间之初，韦伯的能力正在为我们的天体环境带来新的曙光，并激励着未来几代科学家、天文学家和探险家。"

美国宇航局华盛顿总部天体物理学部主任马克-克兰平说："在短短两年时间里，韦伯改变了我们对宇宙的看法，实现了促使美国宇航局将这一任务变为现实的那种世界级科学。韦伯望远镜正在揭示早期宇宙的长期奥秘，开创了研究遥远世界的新纪元，同时传回的图像激励着世界各地的人们，并提出了令人兴奋的新问题。探索宇宙的方方面面比以往任何时候都更有可能"。

"企鹅派对"声势浩大！位于中心的扭曲螺旋星系"企鹅"和位于左侧的紧凑椭圆星系"蛋"正紧紧地拥抱在一起。詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）为纪念其第二年的科学工作而拍摄的一张新的近红外和中红外图像显示，它们之间的相互作用被一个微弱的倒U形蓝色光晕所标记。这对合称 Arp 142 的天体在 2500 万年前到 7500 万年前首次擦肩而过--在企鹅体内引发了"焰火"，也就是新恒星的形成。在最极端的情况下，星系合并会导致星系每年形成数千颗新恒星，持续数百万年。研究表明，企鹅星系每年大约形成 100 到 200 颗恒星。相比之下，我们的银河系（没有与同样大小的星系发生相互作用）每年大约形成 6 到 7 颗新恒星。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI

这台望远镜专门捕捉红外光--超出了我们肉眼的探测范围--显示出这些统称为 Arp 142 的星系正在进行一场缓慢的宇宙舞蹈。韦伯的观测结合了分别来自韦伯的近红外相机（NIRCam）和中红外探测器（MIRI）的近红外光和中红外光，清晰地显示出它们被一片蓝色的雾气所包围，雾气由恒星和气体混合而成，是它们交融的结果。

它们之间持续不断的相互作用始于 2500 万年前到 7500 万年前，当时企鹅（单独编入 NGC 2936）和蛋（NGC 2937）完成了它们的第一次擦肩而过。它们将继续摇摆，完成另外几个循环，然后在几亿年后合并成一个星系。

两只企鹅，两个蛋--两种截然不同的色泽！哈勃太空望远镜在 2013 年观测 Arp 142（绰号"企鹅和蛋"）时捕捉到了可见光。右图是詹姆斯-韦伯太空望远镜对同一区域的近红外线观测。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI

在第一次接近之前，企鹅号呈螺旋状。如今，它的星系中心像一只眼睛一样闪闪发光，松开的双臂现在形成了鸟嘴、头部、主干和扇形的尾部。

和所有的螺旋星系一样，企鹅星系仍然富含气体和尘埃。星系的"舞蹈"在引力的作用下，拉扯着企鹅星系中较薄的气体和尘埃区域，使它们在波浪中碰撞，形成恒星。请在两个地方寻找这些区域：看起来像鱼的"嘴"和"尾巴"上的"羽毛"。这些较新的恒星周围是烟雾状物质，其中包括含碳分子，即韦伯特别擅长探测的多环芳烃。尘埃从它的喙到尾羽也呈更暗、更深的橙色弧形。

相比之下，"彩蛋"紧凑的形状基本保持不变。作为一个椭圆星系，它充满了衰老的恒星，可以被拉走形成新恒星的气体和尘埃也少了很多。如果这两个星系都是螺旋星系，那么在第一个"扭曲"结束时，每个星系都会有新的恒星形成，并出现被称为"潮汐尾巴"的旋转卷曲。

另一个原因是"彩蛋"的外观不受干扰： 这些星系的质量或重量大致相同，这就是为什么看起来较小的椭圆星系没有被企鹅星系吞噬或扭曲的原因。

这段视频将介绍 Arp 142，这是一对相互作用的星系，被亲切地称为"企鹅"和"蛋"，距离地球 3.26 亿光年。这段旅程以詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）拍摄的一张新的中红外和近红外图像开始和结束，其中包括哈勃太空望远镜（Hubble Space Telescope）拍摄的一张可见光图像的短暂渐变。这对天文望远镜相距仅 10 万光年--从天文学的角度来说是比较近的。我们的银河系和最近的邻居仙女座星系相距大约 250 万光年。这次游览将重点介绍它们相互作用后发生的变化，包括连接它们的蓝色烟雾。还可以看到右上方螺旋星系的对比图，它在韦伯的中红外视图中"消失"了。图片来源：NASA、ESA、CSA、STScI、Danielle Kirshenblat（STScI）

据估计，"企鹅"和"蛋"相距大约 10 万光年--从天文学的角度来说，已经相当近了。银河系和我们最近的邻居仙女座星系相距大约 250 万光年。它们也会发生相互作用，但要等大约 40 亿年。(请看下面的视频）。

这个计算机模拟的科学视觉图描述了银河系和仙女座星系（又称梅西耶31）之间不可避免的碰撞。美国国家航空航天局哈勃太空望远镜的观测结果表明，这两个星系在相互引力的牵引下，将在大约40亿年后以近乎正面的碰撞方式撞在一起。

现在，请看右上方，发现一个没有参加这次聚会的星系。这个边缘星系编号为 PGC 1237172，距离地球有 1 亿光年。它也相当年轻，充满了蓝色的新星。还想再玩一个派对小把戏吗？切换到韦伯的纯中红外图像（本页第二幅图像），就能看到 PGC 1237172 几乎消失了。中红外光在很大程度上捕捉到了较冷、较老的恒星和数量惊人的尘埃。由于该星系的恒星群非常年轻，它在中红外光下"消失"了。

还可以花点时间扫描一下背景。韦伯的图像中充斥着大量遥远的星系。有些星系呈螺旋状和椭圆形，就像企鹅的"尾羽"一样，而其他星系则是散落在各处的没有形状的小点。这充分证明了望远镜红外仪器的灵敏度和分辨率。(将韦伯的观测结果与 2018 年的观测结果进行比较，后者结合了美国宇航局退役的斯皮策太空望远镜发出的红外光和美国宇航局哈勃太空望远镜发出的近红外和可见光）。尽管这些观测只花了几个小时，但韦伯发现的星系却比以前的望远镜更遥远、更红、更尘土飞扬--这也是我们期待韦伯继续拓展我们对宇宙万物了解的又一个原因。

詹姆斯-韦伯太空望远镜是世界上最重要的太空科学观测站。韦伯正在揭开太阳系的神秘面纱，眺望其他恒星周围的遥远世界，探索宇宙的神秘结构和起源以及我们在宇宙中的位置。韦伯望远镜是一项国际计划，由美国国家航空航天局（NASA）及其合作伙伴欧空局（ESA）和加拿大航天局（CSA）共同领导。

编译自/scitechdaily