NASA花了百亿美元，只为遥望这138亿年前的“未来”

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NASA花了百亿美元，只为遥望这138亿年前的“未来”

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这是人类首次更加清晰地观测到宇宙大爆炸之后的景象。

NASA花了百亿美元，只为遥望这138亿年前的“未来”

00:00 14:37

图片来源@NASA

钛媒体注：本文来源于微信公众号硅星人（ID：guixingren123），作者 | 杜晨，编辑｜VickyXiao，钛媒体经授权发布。

谁能想到，这两天在互联网上流传最广的图片，既不是哪位知名明星爆出的私照，也不是“图圈”当下最火的 NFT 小照片。

而是下面这张：

图片来源：NASA

它就是美国宇航局 NASA 的“百亿美元相机”——詹姆斯·韦伯空间望远镜发回的首批照片之一。

这张照片包括了整个 SMACS J0723.3-7327（简称0723）星系团当中的数千个星系，它是人类太空观测历史上最深，也最清晰的一张照片——你看到的每一个椭圆形的光斑，都是一个和银河系相当甚至更巨大的星系。

“然而这张照片所包含的只是宇宙非常小的一个部分，”NASA 局长 Bill Nelson 表示，“如果你捏着一粒沙子，伸直手臂，然后透过双眼看过去手指之间的缝隙，这张照片所对应的，其实也就是这么小角度里的一小片宇宙。”

更有趣的是，在照片中你可以观察到某种“光圈畸变”——那其实正是爱因斯坦等人所提出的“引力透镜效应”的真实体现，也即光经过引力场时发生类似于透镜式的弯曲（就像在著名科幻电影《星际穿越》里肉眼看到黑洞“Gargantua”那样）:

NASA 今天公布的这张照片所包含的，可能是人类迄今为止观测到的最大尺度的引力透镜效应。

图片来源：NASA

在天文和天体物理学家的认知中，巨大的引力透镜效应预示着在这个角度极小，广度极大的宇宙一隅之中，有着比其它地方更密集的引力场天体存在，包括星系团和黑洞。

不仅如此，如果你放大这张照片，仔细查看下图中暗红色的天体：科学的红外观测结果认为，这个天体所产生的光，经过了大约131亿年左右才被韦伯望远镜拍摄到，形成这样一个暗红色的光斑。

而已知的宇宙年龄，才138亿年左右。换句话说，这个暗红色的天体，在宇宙诞生之后不久就已经存在了。

图片来源：NASA

包括密集的引力透镜效应，以及暗红色的天体在内——照片所展现出的种种现象，似乎都在告诉科学家们：

这张照片所拍摄的方向，就是宇宙开始的地方。

这张照片如此之重要，以至于美国总统拜登和副总统哈里斯，硬是抢了 NASA 原定于美国时间周二的“头条”，在周一下午开了一个白宫直播发布会，单独抢先发布了 SMACS 0723 这张照片……

图片来源：NASA

不过，这次白宫“抢头条”的做法，也确实让人们都加深意识到，韦伯望远镜以及整个深空观测的事业对于科学和整个人类的重要意义。

“在99年我们发射了哈勃望远镜，让深空观测首次摆脱了大气层的限制，”美国副总统卡马拉·哈里斯表示，“而在今天我们终于进入科学发现的新阶段。韦伯望远镜将让我们能够看到太空中更深远的地方，加强我们对于生命、星系，乃至于整个宇宙起源的了解。”

寻找地外行星

当被问到对于太空探索最感兴趣的问题是什么，相信大多数人都会问出类似的问题：我们人类是宇宙中唯一的智慧生物吗？

因此，NASA 将第二张照片的主题定位为地外行星 (exoplanet)：

图片来源：NASA

等等？图是不是放错了？为什么图表盖住了照片？

并没有错，它就是 WASP-96 b，一个距离地球大约1150光年，具有大气层，并且其中有水存在的气态巨行星。

在照片中放了图表，是因为 NASA 并没有真的拍到它，也没有足够多的证据能够给出一个合理的外观猜测。不过，图表当中的数据，已经足以证明这个地外行星存在，并且其大气层内有水形成的云雾的化学特征。

图片来源：NASA

据 NASA 透露，WASP-96 b 是一个比较独特，在我们的太阳系中没有特别近似行星可以直接对比的地外行星。

从目前的资料来看，WASP-96 b 上有生命的机会应该非常渺茫：它也围绕着一枚和太阳接近的恒星公转，公转非常短，它的“一年”只有我们地球上的三天半左右，而且温度也高得离谱——所以几乎不可能有和我们地球上类似的碳基生命存在。

但是，一个有水的地外行星存在仍然是极其重要和有意义的发现，更别提韦伯望远镜到达预定位置开启工作之后不久之后就做出了这一发现。“韦伯望远镜技术之强大，工作效率之高，是过去哈勃望远镜所无法追赶的，”韦伯项目副主任科学家 Knicole Colón 表示。

图片来源：NASA

向生而死，向死而生

循环往复是一个很普遍的概念，在哲学和宗教等范畴里很容易找到。而在科学上，更是有著名的能量守恒定律，和相对论等一系列发散出的理论和猜想。

在恒星级别的天体尺度上，循环往复更是一种不变的真理。这一次，NASA 也用韦伯望远镜拍下了三张照片，代表天体孕育到死亡再到新生的永恒循环。

就像《天鹅湖》的悲剧版结局那样，有些恒星在死亡的那一刻才闪耀出最美的光芒。南环星云 (Southern Ring Nebula，编号 NGC 3132) 就是这样一个凄美的例子：

图片来源：NASA

过去的观测普遍认为，这个星云层叠式的气体壳，应该是来自于一枚处于“濒死”阶段的白矮星。它无法抗拒重力的崩塌，不断向外射出气体和物质残渣，形成了一层层美丽的行星状星云。

在此之前，科学家们有足够的证据证明南环星云其实是一个双星系统。但是星云和另一颗亮星的亮度更高，人们反而看不到这些美丽气体的真正制造者。

而在这次韦伯望远镜发回的照片中（右图的中红外成像结果），NASA 也终于首次清楚地看到两颗星相映成辉。

图片来源：NASA

NASA 随后公布的第四张照片，让我们可以从一个极巨大的视角上，近距离观测最离奇和有趣的恒星诞生机制。

这张照片里的主角们，就是著名的史蒂芬五重星系 (Stephan's Quintet），一个由五个视觉接近的星系组成的星系群。

为什么说它极为巨大？图片里有5个星系，站在地球上观测的话它们合起来的大小只有月球直径的五分之一，然而这张照片的像素高达1.5亿，由接近一千张照片拼接而成：

图片来源：NASA

虽然说是五重星系，其实这几个星系当中，真正距离足够近，以至于产生相互的物理影响的只有4个星系，它们共同称为 HCG 92。

这种相互影响也是它最有意思的地方：HCG 92 的四个组成星系之间，虽然大体上依然独立，但它们之间的引力作用导致星系之间正在发生极为活跃的气体交换。具体来说，在图片中间的两个星系正处在高速的融合过程当中，一个星系的气体和物质，正在以每小时数百万公里的速度落入到另一个星系当中。

图片来源：NASA

欧洲空间局的科学家发现，这种气体和物质的交换活动导致天体活动极为活跃，从这个区域观察到的红外特征，非常强烈地表明这个区域正在加速诞生无数的新恒星。

这便是“洪荒之力”的最直接体现。

在宏观的尺度上观察这种洪荒之力后，NASA 的第五张照片，则让我们更加近距离地目睹新生命的孕育。这也是最后一张照片，来自于船底座星云 (Carina Nebula)：星云和天体的相映成辉，让这块区域显得像是层层叠叠的山峦，和背景里的星空。

图片来源：NASA

图片中展示的是船底座星云的 NGC 3324 区域，在这里恒星正在大量诞生。以图片中靠近中心的紫色亮斑为例，那是一颗正在诞生中的恒星，正在从周遭的星云气体中吸取物质，疯狂地“长大”，并且在过程中发生极其剧烈的紫外线辐射。

而这种剧烈的辐射又对周遭的太空产生了深远的影响，这也是为什么我们会在图片的上半部分，特别是“山峦”的附近，看到类似于“蒸汽”的景象。实际上，它们是因为受到剧烈的紫外线辐射而导致离子化的气体，以及由于各种原因出现的高温物质颗粒（如其它恒星衰老死亡之后的残骸）。这些气体和颗粒又在引力的作用下，被“推”到了图片靠下部分更稠密的星云当中，被这里更加密集的诞生中的恒星所吸收，形成了宇宙中物质的“循环利用”。