百亿美元投资获回报:韦布空间望远镜的第一批照片有多强?( 四 )


图中心的两个星系分别是NGC 7318A与NGC 7318B , 它们正在并合过程中 。 另外两个星系虽然尚未参与并合 , 但与其他两个星系也产生了引力相互作用 。 其中 , 下方的NGC 7317与其他三个星系的相互作用相对弱一些 , 上方的NGC 7319与中间的两个星系的相互作用很强烈 , 它们会在“不远”的将来合并在一起 。
星系的引力相互作用甚至并合 , 会导致星系内的部分气体与尘埃被压缩 , 使它们更快合成出恒星 , 也使星系成为“星暴星系” , 这类星系的形成恒星的速度远超过普通的星系 。 另一方面 , 引力相互作用与并合还会导致星系内的一些气体、尘埃、恒星甚至星团被拉扯出星系 , 形成壮观的气体流与“星流” , 这些都可以在韦布得到的图像中被看到 。
在韦布的MIRI拍摄的图像(如下图)中 , 气体流与星流更加明显 。 此外 , MIRI的近红外图像还首次揭示出这些星系中的充满尘埃的区域 。 图中的红色表示充满尘埃的恒星形成区以及非常远的星系 , 蓝色点状源表示被不伴随尘埃的恒星或星团 。 蓝色弥散源表示包含大量碳氢分子的尘埃 。 绿色与黄色表示富含碳氢分子的更遥远的星系 。 [7

MIRI还观测到NGC 7319(图顶端的星系)核心区域的大量红外线 。 它们是大量尘埃发射出来的 。 NGC 7319是一个活动星系 , 其核心为活动星系核 , 核心内部为一个黑洞 , 其质量是太阳质量的2400万倍 。 [7
活动星系核的黑洞周围包裹着大量的气体与尘埃 , 它们发出大量多波段辐射 , 并不断被黑洞所俘获、吞噬 。 MIRI观测到的尘埃发出的红外辐射 , 为人们限制NGC 7319的尘埃性质提供了重要的信息 。
研究星系的并合与相互作用 , 自身具有重要的意义 。 而早期宇宙中的星系更加拥挤 , 并合与相互作用更常见 。 对这类现象的研究 , 对于研究早期宇宙中的星系的并合与相互作用、星系的演化也都有重要的意义 。
由于曝光时间较长 , 近红外相机与MIRI得到的斯蒂芬五重奏的图像中也都显示出大量遥远的星系 。 它们也可以被视为“不那么深”的深场图 。
船底座星云
韦布第一批照片中的天体中的第五个(也是最后一个)是船底座星云 。 船底座星云位于船底座方向、距离地球大约7500或7600光年 。 它是银河系中最大的恒星形成区 , 其宽度达到460光年 , 里面正在孕育大量恒星 。 韦布上面的近红外相机拍摄了它的西北角区域 , 该区域的编号为NGC 3324 。
在这幅图中 , 大量的恒星正在内部形成 , 有的发出了喷流 。 已经形成的炽热的大质量恒星持续发射出的强烈的星风与紫外线 , 它们驱散了周围的星云 , 重塑了星云的形态 , 使其形成峭壁沟壑一般的壮观图像 。 这些“山”与“谷”的大小却远远超过地球上的山 。
由韦布的近红外相机的数据合成的NGC 3324的全彩图 。 图源:NASA ESA CSA and STScI
为了感受这张图的特殊指出 , 我们可以将此前由哈勃的ACS与WFPC2采集到的同一区域的可见光数据合成的图像(如下图)进行对比 。
由哈勃的ACS与WFPC2得到的NGC 3324的可见光数据合成的图 。 图中绿色表示氢发出的光 , 红色表示硫发出的光 , 蓝色表示氧发出的光 。 图源:NASA ESA and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
对比韦布与哈勃得到的图 , 我们会发现 , 在同样的区域内 , 韦布的图出现了更多闪亮的星星 。 这些星星都是正在形成中的恒星 , 它们发出的可见光被尘埃与气体吸收 , 后者将吸收到的辐射以红外线的形式重新发射出来 。 因此观测可见光的望远镜很难发现躲在尘埃与气体里面的新恒星 , 但观测红外线的望远镜却可以通过红外线探测 , 捕捉到里面隐藏的恒星 。
哈勃的ACS与WFPC2观测的主要范围是可见光 , 因此无法探测到大量新恒星 。 而韦布的近红外相机的观测波长以近红外为主 , 因此可以探测到里面的大量新恒星 。 不过 , 要注意的是 , 哈勃的一些仪器(如NICMOS与WFC3)也具备观测红外线的功能 , 只是其观测的波长的极限在2微米左右 , 短于韦布的近红外相机的观测波长极限 , 更远短于韦布的MIRI的观测波长极限 。 这使得韦布在观测一些富含尘埃的对象时具有很大的优势 。
一个完美的开端 , 一个辉煌的未来
韦布发布的这些精美的图像为韦布的开场考试交了一份满分卷 。 韦布是一个折叠式空间望远镜 , 且必须发送到距离地球100多万千米的地方观测 。 为了能够确保其不出意外 , 项目组的天文学家与工程师们奋斗了整整25年 。

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