上天这四年，詹姆斯·韦布望远镜都拍到了哪些震撼人心的照片？

韦布望远镜是迄今为止人类建造的最强大的空间望远镜，自2021年12月25日发射升空以来拍下了许多美到窒息的宇宙级大片，也为我们提供了观测宇宙奥秘的新视角。接下来，让我们一起看看它传回地球的具有颠覆性意义的图像，开启一场不一样的太空之旅。

星云

▲猎户星云的局部照片，由韦布望远镜的近红外相机拍摄

星云是由星际气体和尘埃组成的巨大聚集体。有些星云是超新星爆发后的残余物形成的，超新星爆发是巨大的恒星在生命终点因耗尽核燃料而发生的爆炸。通常情况下，星云大到难以想象，即使是光，从一些大型星云的一端传播到另一端也需要成千上万年的时间。星云主要由最简单的2种原子——氢和氦组成。

如果将星云比作宇宙汤，那么在这碗宇宙汤中，可以发生神奇的事件——比如新恒星的诞生。有些类型的星云被称为“恒星摇篮”，其中由气体和尘埃构成的旋涡状团块会发生合并，并通过引力作用吸积周围更多的物质。最终，这些团块会向内坍缩，恒星就此诞生。

星云有多种类型，包括电离氢区（由电离氢组成的大型弥漫星云）、行星状星云（围绕濒死恒星的气体壳层，我们的太阳也会在几十亿年后因耗尽燃料而形成行星状星云）、超新星遗迹（大质量恒星爆炸后的残余物）和暗星云（密度非常大以至于可见光无法穿透的星际云团）等。

某些星云的研究难点在于，很难弄清楚它们内部发生的过程。因为这些星云内部粒子分布密集，可见光在其中被阻挡，无法从旋转的气体和尘埃中透射出来，所以我们无法看到其内部情况。这正是韦布望远镜的红外观测能力真正发挥作用的地方，因为红外辐射可以更容易地从这些星云中透射出来，由此可以揭示这些星云内部的情况。

船底星云

▲船底星云中的恒星形成区NGC 3324 的边缘， 这个区域被称为“宇宙悬崖”，这张照片由近红外相机的数据生成

船底星云

位置：银河系的人马-船底臂

所在星座：船底座

到地球的距离：7500—8500光年

船底星云是我们可以从地球上看到的最大的弥漫星云之一。它和猎户星云一样明亮，但大小足足是其4倍。

1752年，这个星云由法国天文学家尼古拉斯-路易斯·德·拉卡耶（Nicolas-Louis de Lacaille）在好望角观测时发现。“船底”是指“龙骨”或船的底部。许多古代文明将船底座视为一个更大的星座——天舟座（也称南船座）的一部分，该星座形似一艘帆船。后来天文学家认为这个星座太大了，因此将其拆分为4个小星座。

如下图所示，韦布望远镜拍摄了一张NGC 3324中年轻恒星形成区的照片，即所谓的“宇宙悬崖”，它在太空背景中格外引人注目。“宇宙悬崖”位于船底星云的西北角。图中红色、棕色和黄色的部分像山脉一样，它们实际上是NGC 3324内一个气态空腔的边缘。气态空腔中有很多质量非常大的高温恒星，这些恒星的辐射正在慢慢雕琢“宇宙悬崖”的崖壁。

▲“宇宙悬崖”，此图由近红外相机和中红外仪器的观测数据生成

恒星的强烈辐射使气体和尘埃从“宇宙悬崖”中流失，因此这个区域看起来像在冒烟一般，呈现出“星照崖壁云霞生”的唯美景象。被尘埃包裹的很多年轻恒星泛出金色的光芒。

蜘蛛星云

▲近红外相机拍摄的一个位于蜘蛛星云的恒星形成区，其跨度约为340光年

蜘蛛星云（又名剑鱼座30）

位置：大麦哲伦云（银河系的一个卫星星系）

所在星座：横跨山案座和剑鱼座

到地球的距离：约159800光年

如果用肉眼直接观察蜘蛛星云，它看起来就像一大片乳白色的斑块。蜘蛛星云非常大，跨度超过1000光年。起初它被称为剑鱼座30，但由于其内部复杂的结构和纵横交错的丝状尘埃，后改称其为蜘蛛星云。

蜘蛛星云是一个电离氢区，这意味着其中的氢不是中性状态，而是电离（带正电荷）状态。蜘蛛星云中有一些极大、极热的恒星。当我们把韦布望远镜壮观的红外图像与钱德拉望远镜的X射线数据叠加在一起后，我们看到了一个之前无法想象的全新宇宙。

在下方图像中，红外信号呈现为红色、橙色和浅蓝色，其中加入了X射线数据（以深蓝色和紫色表示）。可以清晰地看到，在星云的空腔中，一群活跃的恒星聚集在一起。图中的皇家蓝（Royal Blue）和紫色部分展示了被激波（也称冲击波）加热的高温气体，其温度高到难以想象。红外观测数据突显了星云中被包裹的原恒星以及它们周围较冷的气体云，这些气体云将在原恒星的演化过程中逐渐被消耗。

▲使用钱德拉望远镜和韦布望远镜的数据合成的蜘蛛星云图像

韦布望远镜的中红外仪器还向我们展现了蜘蛛星云与众不同、颇具迷幻色彩的一面。科学家通过波长更长的中红外波段对它进行探测，将炽热的明亮恒星弱化，从而使星云中富集的低温碳氢化合物更加突出，以醒目的青色和紫色将这些物质渲染出来。

▲在中红外仪器拍摄的图像中，碳氢化合物迷幻的色彩给蜘蛛星云增添了一种鬼魅般的氛围

波长较长的辐射可以从星云内部更深的位置逃逸出来，揭示出星云深处发生的过程。因此，在这张中红外仪器拍摄的图像中，我们可以看到新的原恒星正在星云内部诞生。但也有些地方是连韦布望远镜都无法看到的，比如有些黑暗的尘埃区域，连红外辐射也无法从中逃脱。

蟹状星云

▲通过近红外相机和中红外仪器的联合观测，科学家将蟹状星云的全新面貌呈现在我们眼前。它实际上是一个超新星遗迹，即超新星爆发后的残余物

蟹状星云（又名 NGC 1952、金牛座 A）

位置：银河系的英仙臂所在星座：金牛座

到地球的距离：约6500光年

1054年，中国天文学家观测到天空中出现了一颗“客星”。它非常明亮，以至于在将近1个月的时间里都可以在白天直接用肉眼看到它。这实际上是数千光年外发生的一次超新星爆发。600多年后，英国天文学家约翰·贝维斯（John Bevis）才将其证认为蟹状星云，这是第一个与历史上观测到的超新星爆发相对应的天体。时至今日，我们用肉眼已经无法看到蟹状星云了，但观测条件良好时，可以通过性能较好的双筒望远镜看到它。

▲英国天文学家帕森斯绘制的蟹状星云

英国天文学家威廉·帕森斯（William Parsons）在19世纪对其进行观测时，画出了形似蟹钳的臂状结构。虽然科学家在后来的观测中未能发现这个臂状结构，而且蟹状星云实际上看起来也并不像螃蟹，但这个名字依然保留了下来。

蟹状星云的核心是一颗脉冲星，脉冲星是一种特殊的、快速旋转的中子星，具有极强的磁场。粒子在中子星磁极附近加速后产生辐射，导致磁极位置产生方向相反的2个辐射束，辐射束即便在传播了极远的距离后，依然可以被探测到。当辐射束扫过地球时，我们就能探测到脉冲信号，因此这些中子星被命名为脉冲星。恒星在生命末期会因为引力坍缩而触发超新星爆发，中子星就是在超新星爆发过程中诞生的。中子星的直径只有大约30千米，但它非常致密，在宇宙中的密度仅次于黑洞。

通过结合近红外相机和中红外仪器的数据，韦布望远镜为我们展现了前所未见的红外视角下的蟹状星云。虽然它的总体形状与我们用哈勃望远镜看到的（如下图）大体一致，但韦布望远镜拍摄的图像为我们提供了更多关于其内部运作机制以及这个宏伟的标志性结构所包含的元素和分子的信息。

▲哈勃望远镜拍摄的蟹状星云照片

在韦布望远镜拍摄的蟹状星云图片中，橙红色代表的是电离态的硫，它们就像沿着建筑物生长的藤蔓一样，将整个星云结构包裹起来。图中的蓝点代表铁元素，零星地点缀在图像中。比哈勃望远镜更进一步的是，韦布望远镜发现了在蟹状星云笼状结构内翻腾着的尘埃颗粒。这些新发现将帮助我们更好地了解蟹状星云中脉冲星的过去，以及脉冲星周围的超新星爆发的残余物未来会怎样演化。

创生之柱

▲这里展示了位于鹰状星云的创生之柱，从图中可以看到这个著名恒星形成区非常丰富的新细节。该图由近红外相机和中红外仪器的数据合成

创生之柱

位置：鹰状星云（又名星之皇后星云）

所在星座：巨蛇座

到地球的距离：6500—7000光年

1995年，哈勃望远镜发布了它拍摄的创生之柱照片，这是创生之柱首次受到大众的广泛关注。但我们认为，这个区域最早的照片可以追溯到1920年，由美国天文学家约翰·查尔斯·邓肯（John Charles Duncan）使用当时世界上最大的望远镜——威尔逊山天文台的1.5米口径反射望远镜拍摄。

▲美国天文学家邓肯被认为是第一个用胶片记录到这些柱状奇观的人。他在1920年首次访问了位于加利福尼亚州洛杉矶的威尔逊山天文台，当时拍摄了许多星云和星系的照片

为了让大家更直观地理解这个结构的规模，我们来做个对比：下图中左侧最长的柱状结构向太空延伸了大约4光年的距离，而其末端的小突起就相当于我们整个太阳系的大小了。

▲这张创生之柱的照片于1995年4月1日由哈勃望远镜的宽视场与行星照相机2（Wide Field and Planetary Camera 2）拍摄。照片右上方的区域为了获得更高的分辨率，牺牲了视场大小，因此当把这个象限①的图像与其他象限的图像拼接起来时，必须将其按比例缩小，于是照片的第一象限就出现了楼梯型缺口

创生之柱之所以被如此命名，是因为有诸多恒星正在这片区域形成。韦布望远镜以令人惊叹的清晰度展示了由气体和尘埃组成的3个巨大的柱状结构，它们从所在的星云向外延伸。通过利用电磁波谱的不同波段来分析这个区域，我们可以更好地理解“恒星摇篮”是如何孕育新恒星的。

下面的4张照片向我们展示了这些柱状尘埃云在不同波段下的样子，使我们对其内部的运作原理有了一定的了解。红外辐射的波长比可见光更长，受到的气体和尘埃的散射和吸收要少得多，所以它们能够更轻易地穿透密集的气体和尘埃区。

▲左上图由哈勃望远镜在可见光波段拍摄，右上图也是由哈勃望远镜拍摄的，不过使用的是其近红外探测器。左下图和右下图分别由韦布望远镜的近红外相机和中红外仪器在对应波段下拍摄

这里的每张照片都从不同侧面反映了创生之柱中恒星的形成过程。哈勃望远镜拍摄的2张照片采集了可见光和甚近红外（very-near-infrared）波段的数据，对比这2张照片可以发现不同的波段是如何揭示不同细节的。与可见光图像相比，从甚近红外图像中可以发现更多的恒星，以及柱状尘埃云内部的更多细节。当然，在韦布望远镜拍摄的高精度照片（下图）中，可以看到更丰富的细微结构。

▲鹰状星云中著名的“创生之柱”在近红外相机下的样子

在柱状结构的末端，可以看到明亮的红色斑块，这标志着新恒星正在形成并向外喷出超声速气体喷流。这些喷流会与星云中的气体和尘埃相互作用，形成弓形激波，表现为周围物质中的波浪状线条。当大的气体和尘埃“结”（knot）在自身的引力作用下坍缩时，新恒星的形成过程便拉开了序幕。在被称为分子云的致密气体和尘埃的聚集体中，分子（主要是一氧化碳和氢）在低温下结合形成团块。当这些团块达到临界密度时，会在自身引力作用下坍缩，恒星便开始形成。

多年来，科学家持续观测创生之柱，积累了丰富的图像数据，他们研究后得出了一个结论：在500年内，我们就将告别这个史诗级的壮观结构了。因为一些观测表明，创生之柱所在的区域发生了超新星爆发，剧烈的爆炸使物质向外喷射并形成了激波，这些宏伟的柱状结构将因激波的冲击而渐渐消散。实际上，这个过程可能早在6000年前就开始发生了，但由于创生之柱离我们非常遥远，所以我们还需要再过数百年才能看到这场灾难带来的全部后果。

书名：天体闪耀时：韦布望远镜太空探索全记录

‍♂️ 作者：[英]玛吉·阿德琳-波科克

内容简介

2021年圣诞节，阿丽亚娜5型火箭刺破苍穹，将人类史上最强空间望远镜——詹姆斯·韦布望远镜送入太空。这架耗资百亿美元、凝结1万多人25年心血的观天神器，在150万千米外的深空如金色莲花般绽放，开启了破解宇宙终极谜题的伟大探索。

本书由韦布核心科学家玛吉博士亲自讲述，她以一线亲历者的热忱与科普作家的妙笔，详细解读了韦布的研发历程、革命性设计和升空后的最新发现，带您开启一场颠覆认知的宇宙探险。透过韦布6.5米的镀金巨眼，创生之柱的尘埃帷幔被轰然掀开，130多亿年前的初生星系在红光中浮现，系外行星大气的分子指纹被精准解码，恒星摇篮里的湍流翻涌如金色风暴……

每一幅影像都藏着宇宙的神奇密码，更裹挟着直击灵魂的视觉海啸。当韦布凝视深邃的宇宙深处时，它折射的实则是人类文明千年未熄的叩问：生命从何而来？我们为何在此？宇宙将走向何方？