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來源：封面新聞

封面新聞?dòng)浾?閆雯雯 吳德玉

生日快樂，詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡！12月25日，是詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡升空一周年的日子。在這一年，韋伯望遠(yuǎn)鏡為人類展現(xiàn)了宇宙的波瀾壯闊和神秘，為人類探索宇宙開辟了新的眼界。在過去的一年時(shí)間里，詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡經(jīng)歷了什么？有哪些驚人的發(fā)現(xiàn)？

韋伯望遠(yuǎn)鏡2022年2月11日拍攝照片

160萬公里外的太空

詹姆斯·韋伯正在畫圈圈

詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡是美國航空航天局、歐洲航天局和加拿大航空航天局聯(lián)合研發(fā)的紅外線觀測用太空望遠(yuǎn)鏡，為哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的繼任者，取名自NASA第二任局長——詹姆斯·韋伯，以紀(jì)念在他在任期內(nèi)所領(lǐng)導(dǎo)的諸多歷史性的航天任務(wù)。法國當(dāng)?shù)貢r(shí)間2021年12月25日13時(shí)15分，北京時(shí)間2021年12月25日20時(shí)15分，韋伯太空望遠(yuǎn)鏡在法屬圭亞那庫魯基地成功發(fā)射升空。

在經(jīng)歷了長達(dá)29天，歷經(jīng)了約160萬公里的飛行之后，終于在1月24日抵達(dá)了第二拉格朗日點(diǎn)，并圍繞該點(diǎn)以半徑80萬公里的日暈軌道運(yùn)行。

什么是拉格朗日點(diǎn)呢？它是由數(shù)學(xué)家拉格朗日計(jì)算得出的一個(gè)引力平衡點(diǎn)。當(dāng)一個(gè)物體同時(shí)受到兩個(gè)天體的引力作用時(shí)，就會(huì)在這兩個(gè)天體周圍產(chǎn)生5個(gè)引力平衡點(diǎn)，如果將物體放在這5個(gè)拉格朗日點(diǎn)上，那么物體就可以與這兩個(gè)天體保持固定的相對位置，而且并不需要消耗過多的燃料。但是韋伯望遠(yuǎn)鏡去往第二拉格朗日點(diǎn)并不是為了保存推進(jìn)劑，而是為了在那里保持低溫的環(huán)境，因?yàn)槠溆?個(gè)拉格朗日點(diǎn)都同時(shí)面朝太陽和地球，只有在L2點(diǎn)上，太陽的光線被地球所遮擋，可以最大限度地降低紅外線干擾。

2022年2月11日，韋伯太空望遠(yuǎn)鏡傳回了TA拍攝的第一張照片。這張“十八星圖”看起來平平無奇，其實(shí)這看似毫不相關(guān)的18個(gè)光點(diǎn)都來自于同一顆恒星——HD 84406。由于還沒有進(jìn)行調(diào)整，韋伯望遠(yuǎn)鏡蜂窩狀的18面主鏡現(xiàn)在正處在各自為政狀態(tài)。于是，18個(gè)獨(dú)立的望遠(yuǎn)鏡生成了同一顆恒星的18張照片。

2022年7月11日，NASA和拜登發(fā)布的首張韋伯“深場”。

發(fā)現(xiàn)屢次刷新紀(jì)錄

人類正在更加了解宇宙

2022年7月11日，美國總統(tǒng)拜登、副總統(tǒng)哈里斯和美國國家航空航天局(NASA)局長比爾·納爾遜等在白宮發(fā)布了詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡傳回的首張全彩色圖像。這宣告了韋伯望遠(yuǎn)鏡探索宇宙的開端。

在首張照片發(fā)布之后的第二天，也就是7月12號(hào)。NASA發(fā)布了備受矚目的首批五張全套全彩宇宙深空圖像和光譜數(shù)據(jù)，這是人類有史以來獲得的最深最清晰的宇宙照片！包括距離地球8500光年遠(yuǎn)的船底座大星云和距離地球46億光年的星系團(tuán)SMACS 7023以及距離地球2500光年的南天環(huán)狀星云。通過韋伯望遠(yuǎn)鏡，我們看見了深空的模樣、星系的演化、恒星的初生和葬禮，以及探索生命存在的可能。

緊接著的7月15日，NASA又發(fā)布了韋伯太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的首張?zhí)栂敌乔虻恼掌Ｄ鞘且粡埬拘堑恼掌?，清楚顯示了木星這一氣態(tài)巨行星的不同波段，還能看到旁邊的衛(wèi)星歐羅巴，以及木星上的大紅斑。而在隨后的8月22日發(fā)布的最新木星照片甚至包括了木星的南極和北極光，另外還有對流風(fēng)暴的云層頂部。

詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的照片

在尋找最古老星系方面，韋伯太空望遠(yuǎn)鏡也一次又一次刷新數(shù)據(jù)。7月20日，發(fā)現(xiàn)了Glass-Z13，該星系已經(jīng)存在135億年，是宇宙中已知最古老的星系。哈佛天體物理中心專家稱，這個(gè)被稱為“GLASS-Z13”的星系可以追溯到大爆炸后4.5億年，比之前發(fā)現(xiàn)的星系早了大約1億年。而在11月7日， Glass-Z12成為了詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的最早星系，該星系出現(xiàn)于宇宙誕生后的3.5億年。這一發(fā)現(xiàn)可能會(huì)改變天文學(xué)家對于宇宙早期星系和恒星形成的理解。

進(jìn)入12月之后，NASA公布的詹姆斯·韋伯望遠(yuǎn)鏡拍攝的照片也不少，其中有一組首次觀測到的目標(biāo)引發(fā)了大家的高度注意——環(huán)繞TRAPPIST-1恒星的7顆地球大小的行星，以及圍繞一些行星的大氣層。這7顆行星距離地球約39.13光年，位于恒星的宜居帶或附近，那里可能存在液態(tài)水。天文學(xué)家認(rèn)為它們是研究太陽系外行星適合生命存在的標(biāo)本。

詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的照片

遭遇幾次故障

幸而化險(xiǎn)為夷

在過去的一年時(shí)間里，韋伯太空望遠(yuǎn)鏡還經(jīng)歷過多次故障，也引發(fā)了科研人員的擔(dān)憂，甚至還因此“罷工”數(shù)日。

5月，就在詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡剛剛開始工作時(shí)，一個(gè)主鏡遭受了撞擊，而這次撞擊來自一顆微隕石。研究人員將引起此次撞擊的微隕石描述為“以極端速度飛行的塵埃大小的顆?！?。事實(shí)上，這并不是韋伯望遠(yuǎn)鏡自到位后受到的一次撞擊，先前就已經(jīng)有過四次了，只不過這一次的流星體稍大一些，地面工程師根據(jù)此前的設(shè)計(jì)重新調(diào)整鏡片的位置，對于望遠(yuǎn)鏡并沒有太大的影響。

9月22日，詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的中紅外相機(jī) (MIRI) 光柵輪出現(xiàn)了技術(shù)故障，迫使地面團(tuán)隊(duì)推遲了一些觀測。MIRI是詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡上的四臺(tái)高科技儀器之一，它是一個(gè)結(jié)合了相機(jī)和光譜儀的儀器，這意味著它可以同時(shí)拍攝遙遠(yuǎn)宇宙的圖像和光譜。作為檢測中紅外波長的儀器，MIRI可以看到來自遙遠(yuǎn)星系的光，以及在塵埃罩內(nèi)形成的恒星。雖然韋伯的所有儀器都需要極低的溫度才能正常觀察，但 MIRI是所有儀器中最冷的。此次故障一直到11月12日才宣布恢復(fù)。

詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的照片

12月7日，NASA表示詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡出現(xiàn)了一點(diǎn)軟件問題。據(jù)稱，該問題是“由于控制天文臺(tái)指向的姿態(tài)控制系統(tǒng)觸發(fā)的軟件故障”。該故障導(dǎo)致韋伯直接進(jìn)入了安全模式，通過關(guān)閉非必要的系統(tǒng)來保護(hù)自己。在望遠(yuǎn)鏡團(tuán)隊(duì)調(diào)整了指揮系統(tǒng)后，韋伯望遠(yuǎn)鏡于12月20 日才又恢復(fù)狀態(tài)。