三年有成，韋布望遠鏡帶你看星空

劉 霞

自2022年7月正式“上崗”以來，美國國家航空航天局(NASA)的詹姆斯·韋布空間望遠鏡(簡稱“韋布望遠鏡”)就像一位不知疲倦的宇宙觀察者，持續爲人類揭開遙遠星空的神秘面紗……

短短3年間，它已捕獲約550太字節宇宙數據，催生出1600餘篇重磅研究成果。它讓無數璀璨星系無所遁形，捕捉到新生恆星從星塵中破繭而出的瞬間，記錄了超新星爆發的壯烈餘暉，甚至勾勒出完整星系的精妙骨架。更令人驚喜的是，它還爲人類重新描繪了太陽系的認知圖景。

宇宙演化速度遠超想象

韋布望遠鏡專爲觀測“宇宙黎明”——宇宙誕生後的最初十億年而設計，在這段神秘時期內，第一批恆星與星系如晨曦初現，點亮了黑暗的虛空。

韋布望遠鏡的觀測結果令人震撼：它發現了早熟的璀璨星系，即在宇宙大爆炸後僅3億年，就已存在異常明亮的星系；它發現了“超齡”的黑洞星系，即某些星系中心的黑洞規模遠超其年齡應有的水平；它還發現了“嬰兒版”銀河系——一個年僅6億歲的年輕星系，竟已具備類似銀河系的雛形。更令人驚訝的是，它還發現在宇宙十億歲時，已有星系停止孕育新恆星，而在短短15億年內，某些螺旋星系便已演化得如同現代螺旋星系般壯觀。

數億年看似漫長，但若將宇宙138億年的歷史壓縮成一年，這些最古老的星系竟在“宇宙年”的頭幾周就已成熟，迅速催生多代恆星，並用人們現在耳熟能詳的碳、氧、鐵等元素爲宇宙“播種”，可以說宇宙的演化速度遠超此前認知。

深空驚現神秘“小紅點”

韋布望遠鏡在浩瀚宇宙中發現了一類奇特的天體——遙遠、緻密、明亮且呈紅色的小型星系羣，天文學家形象地稱之爲“小紅點”。

這些神秘天體爲何如此明亮又紅豔奪目？科學家提出了3種可能性：由異常密集的年輕恆星羣照亮，或是被墜入超大質量黑洞的熾熱氣體所輝映，當然，也可能是這兩種機制共同作用的結果。

觀測數據顯示，這些“小紅點”最早出現在宇宙大爆炸後約6億年，卻在不到10億年後就迅速減少。它們是否已演化成其他形態的天體？若是如此，又是經歷了怎樣的蛻變歷程？韋布望遠鏡正對“小紅點”展開更深入的探索，以揭開這些宇宙“紅精靈”的身世之謎。

氣態系外巨行星上“氣象萬千”

哈勃望遠鏡首次揭開了系外氣態巨行星大氣層的神秘面紗，而韋布望遠鏡則將這一領域的研究推向了全新高度。

韋布望遠鏡在系外氣態巨行星大氣中發現了前所未有的複雜化學成分，包括硫化氫、氨、二氧化碳、甲烷和二氧化硫。此外，韋布望遠鏡還觀測到了氣態巨行星上令人驚歎的氣候現象。例如，它在熾熱膨脹的WASP-17 b行星大氣中，發現了由二氧化硅構成的“雪花”飄落景象；精確測量了WASP-39 b行星晨昏時的溫度差異和雲層變化。

探測40光年外岩石行星的大氣層

探測小型岩石行星稀薄的大氣層本是一項近乎不可能的任務，但韋布望遠鏡憑藉其超凡的紅外探測能力，成功捕捉到了這些遙遠世界最微妙的光線變化。

韋布望遠鏡已排除多顆岩石行星存在濃厚大氣層的可能，並在距地球僅40光年的巨蟹座55e行星上，探測到一氧化碳或二氧化碳痕跡。該行星圍繞一顆類日恆星運行，表面最高溫度超過2000℃，堪稱“超級岩漿世界”。

或書寫行星“末日指南”新篇章

當恆星走向生命終點時，會經歷一場驚天動地的蛻變。以太陽爲例，在數十億年後它將膨脹爲一顆紅巨星，其體積足以吞噬系內行星。最終，它會抖落外層物質，留下炙熱緻密的白矮星殘骸。

韋布望遠鏡可能探測到了圍繞白矮星運行的行星候選體。若這些觀測獲得證實，將證明行星能在恆星“死亡”後繼續存在，這些“倖存者”將圍繞緩慢冷卻的恆星殘骸運行。

揭示土衛二水柱規模

在太陽系衆多冰封的海洋星球中，土衛二堪稱最令人着迷的存在。NASA的“卡西尼”號探測器曾首次捕捉到其南極噴發的神秘水柱，但直到韋布望遠鏡的再次觀測，人類才真正見識到這一奇觀的驚人規模。

觀測結果顯示，水柱是一團直徑超過9600公里的巨型雲層，其直徑相當於土衛二直徑的20倍。這些噴發物質擴散成環繞土星的巨大水環，範圍遠超傳統望遠鏡可見的土星環系統。只有少量水融入土星環，大部分水擴散至整個土星系，甚至降落到土星大氣層。

韋布望遠鏡帶給人們的這些驚人發現，僅僅是揭開宇宙奧秘的第一篇章。科學家預計，這臺望遠鏡攜帶的燃料足以支持其繼續工作20年以上，這意味着人們將有機會探索更多宇宙之謎。