29 9 月, 2022

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韦伯望远镜使早期星系和木星成为焦点

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詹姆斯韦伯太空望远镜出色的表现,就像现在一样 检查宇宙这让天文学家摸不着头脑。 遥远的宇宙看起来与预期的略有不同。

八个月前发射的望远镜绕太阳运行,距离地球一百万英里 他正在拍摄大爆炸后最初十亿年左右发光的非常微弱的星系。 观察这些“早期”星系是望远镜的主要任务之一——深入太空,并比以前的任何望远镜都回溯到更远的地方。

最近几周出现了第一个科学结果,望远镜在最深处看到的东西有点莫名其妙。 其中一些遥远的星系质量惊人。 一般的假设是,在第一颗恒星点燃后不久形成的早期星系会相对较小且扭曲。 相反,有些是大的、明亮的、组织良好的。

惊人的网络望远镜。 但宇宙不止于此。

“模型无法预测这一点,”加州大学圣克鲁斯分校的天文学家加思·艾林沃思在谈到早期大质量星系时说。 “你怎么在这么早的时候做到这一点?这么多恒星怎么形成的这么快?”

这不是一场全球危机。 罗彻斯特理工学院的天体物理学家 Jehan Kartaltepe 说,正在发生的事情是很多快速的科学,“实时”完成。 新望远镜的数据源源不断地涌入,它是众多天文学家中的一员,他们正在编造新论文,并在同行评审之前迅速在网上发表。

詹姆斯韦伯太空望远镜的早期贡献者解释了新发布的图像如何让我们探索宇宙的起源。 (视频:哈德利格林、霍普戴维森/华盛顿邮报)

韦伯以如此精细的细节和如此遥远的距离看到了其他人从未见过的事物。 全球的研究团队正在研究公开发布的数据,并竞相发现最遥远的星系或做出其他令人着迷的发现。 科学通常以惊人的速度进步,不断进步的知识,但韦伯一次将大量诱人的数据倾倒在科学家身上。 距离的初步估计将在仔细检查后进行修改。

Kartaltepe 说,她当然不担心天体物理学理论与韦伯所见之间的任何紧张关系:“我们可能有一天会摸不着头脑,但过了一天,‘哦,现在一切都说得通了’。”

美国宇航局公布詹姆斯韦伯太空望远镜的第一张照片

什么吃惊 太空望远镜科学研究所的天文学家 Dan Koo 是可爱的圆盘状星系的数量。

“我们认为早期的宇宙是一个混乱的地方,那里有所有这些恒星形成的星团,所有的东西都混在一起了,”Koo 说。

这种关于早期宇宙的假设部分归因于哈勃太空望远镜的观测,它揭示了早期的块状、不规则形状的星系。 但哈勃监测的电磁波谱相对较窄,包括“可见”光。 韦伯监测红外辐射,收集哈勃范围之外的光。 对于哈勃,科伊说:“我们错过了所有较冷的恒星和较老的恒星。我们真的只看到了有趣的小星星。”

对于那些令人惊讶的巨大星系,最简单的解释是,至少对其中一些星系来说,存在计算错误——可能是由于光的骗局。

遥远的星系是非常红色的。 在占星术中,它们是“红移”。 由于宇宙的膨胀,来自这些物体的光的波长可能会被拉伸。 假设那些看起来变红的——并且红移最高的——是最远的。

但尘埃可以算账。 灰尘会吸收蓝光并使身体变红。 这些非常遥远的红色覆盖的星系中的一些可能非常尘土飞扬,实际上并不像它们看起来那么遥远(和年轻)。 这将使观测结果与天文学家的预期重新一致。

或者可能会出现另一种解释。 可以肯定的是,目前价值 100 亿美元的望远镜——美国宇航局与加拿大和欧洲航天机构的共同努力——正在 提交新笔记 不仅是那些遥远的星系,还有离家更近的东西,比如 木星,一颗新发现的巨型小行星和彗星。

最新的网络发现 周四宣布:在一颗名为 WASP-39 b 的遥远巨行星的大气中检测到二氧化碳。 据 NASA 网络项目科学家 Nicole Colon 称,这是“首次明确检测到系外行星大气中的二氧化碳”。 尽管 WASP-39 b 被认为太热而无法居住,但二氧化碳的成功发现表明韦伯的视野是多么敏锐,并预示着未来对可能孕育生命的遥远行星的研究。

该望远镜由巴尔的摩太空望远镜科学研究所的工程师控制。 任务运营中心位于学院二楼,位于约翰霍普金斯大学校园的边缘。

一天早上,飞行控制室里只有三个人在工作:操作控制员 Irma Araceli Kispi-Nera、地面系统工程师 Evan Adams 和指挥控制员 Kayla Yates。 他们坐在一排工作站上,大屏幕上加载着来自 望远镜。

在美国宇航局韦伯望远镜拍摄的图像中进行宇宙之旅

“我们通常不生活在商业领导层中,”耶茨说。 换句话说,没有人用操纵杆或类似的东西来控制望远镜。 它在很大程度上独立运作,并满足每周一次的监控计划。 飞行控制室向位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心发送命令。 从那里到加利福尼亚州帕萨迪纳的美国宇航局喷气推进实验室,然后到达深空网络——加利福尼亚州巴斯托附近的无线电天线,以及澳大利亚的马德里和堪培拉。 根据地球的自转,这些天线之一可以将命令发送到望远镜。

早在一个早晨,手边的人群就从巴尔的摩的任务行动中心消失了 望远镜发射 上一个圣诞节。

“这证明了我们是多么成功,我们可以从几百人变成只有三个人,”亚当斯说。

观测时间表很大程度上取决于对高效的渴望,这通常意味着要观察天空中看起来很近的物体,即使它们相距数十亿光年。

参观者会失望地意识到飞行控制小组没有看到望远镜看到的东西。 没有大屏幕显示,例如彗星、星系或时间的黎明。 但飞行控制团队可以读取描述望远镜方位的数据——例如,“向右上方 32 度,倾斜 12 度”。 然后查看星图以查看望远镜指向的位置。

“它位于仙女座和其他星座之间,”亚当斯说。

美国宇航局的詹姆斯韦伯望远镜揭示了木星的“令人难以置信”的图像

以下是韦伯的一些观察样本,它们应该会在未来几个月内产生新的图像和科学报告:

车轮星系: 一个非常美丽和罕见的“环状”星系,距离我们大约 5 亿光年。 它不寻常的结构是它与另一个星系碰撞的结果。 这是其中之一 网络团队处理的第一张图片 展示望远镜可以做什么。

M16,鹰状星云: 我们银河系中的这个“行星状星云”以哈勃太空望远镜拍摄的绰号为“创造之柱”的结构的所在地而闻名。 它已成为哈勃最著名的图像之一,在图像框架外显示了由炽热的年轻恒星照亮的三股高耸的尘埃,所有这些都是由美国宇航局指挥的,以产生人眼看起来像风景的东西。 由于能够收集哈勃望远镜无法到达的红外波长的光,韦伯应该产生具有类似框架但具有新分辨率和细节的图像。

木星最大的卫星木卫三: 它是太阳系中最大的卫星,甚至比水星还大。 科学家们认为,它有一个比地球上所有海洋都多的地下海洋。 韦伯项目科学家克劳斯庞托佩丹说,望远镜将寻找羽流,这些羽流类似于在木星的卫星欧罗巴和土卫二上观察到的温泉。

彗星 C/2017 K2: 它于 2017 年被发现,是一颗异常大的彗星,尾巴长 500,000 英里,指向太阳。

大棒旋星系: 正式名称为“NGC-1365”,这是一个华丽的经典“棒状”螺旋星系,中央有一条恒星带连接两个突出的拱形臂。 它距离我们大约 5600 万光年。

Trappist-1 الكواكب 行星系统:七颗行星围绕这颗恒星运行,其中许多位于“宜居带”,这意味着它们与恒星相距一段距离,水在其表面可能是液体。 天文学家想知道这些行星是否有大气层。

德拉科和雕塑家: 这些是靠近银河系的矮球状星系。 通过长时间研究它们的运动,天文学家希望更多地了解暗物质的存在——一种具有引力标志的不可见物质。

这只是部分列表。 那里有很多东西可以看。

“这是不间断的,24-7,只是科学倒退,”行星天文学家兼天文学研究大学联盟科学副总裁海蒂哈米尔说。 这是一个巨大的科学多样性。 我看到了木星明亮的红点——但两个小时后,我们现在看到了 M33,这个螺旋星系。 两个小时后,我们现在正在寻找一颗我已经知道名字的系外行星。 看着它真是太棒了。”

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