为纪念詹姆斯·韦伯空间望远镜高效开展科学观测的三周年,天文学家利用这台由美国国家航空航天局(NASA)、欧洲航天局(ESA)和加拿大航天局(CSA)合作打造的望远镜,对猫爪星云(NGC 6334)进行深入观测。猫爪星云是一个巨大的本地恒星形成区域。
韦伯望远镜的近红外相机(NIRCam)被用于观测猫爪星云的特定区域,这仅是其三年开创性科学成果的冰山一角。
从大型分子云演变为大质量恒星需要多个步骤,其中一些过程天文学家尚未完全理解。猫爪星云位于天蝎座,距离地球约4000光年,为科学家提供了详细研究从星云到恒星这一剧烈过程的机会。韦伯望远镜对该星云的近红外观测,是基于此前NASA/ESA哈勃空间望远镜的可见光观测以及已退役的NASA斯皮策空间望远镜的红外光观测。
凭借高分辨率,韦伯望远镜展现出前所未见的结构细节和特征:大质量年轻恒星正侵蚀附近的气体和尘埃,其明亮星光产生了蓝色的星云辉光。这是一个短暂的场景,这些寿命相对较短且光度高的年轻恒星,在该区域的宏大故事中扮演着短暂却重要的角色。由于这些大质量恒星的活跃行为,当地的恒星形成过程最终将会停止。
首先来看位于图像顶部中央的区域,因其圆形分层结构而被昵称为“歌剧院”。该区域呈现蓝色辉光的主要驱动因素,很可能位于其底部,要么是亮黄色恒星发出的光,要么来自隐藏在浓密深棕色尘埃后的附近光源。
在橙棕色尘埃层下方,有一颗带有衍射尖峰的亮黄色恒星。尽管这颗大质量恒星侵蚀了其周围环境,但无法将气体和尘埃推得更远,从而形成了一个紧凑的物质壳。
仔细观察会发现一些小斑块,比如“歌剧院”左侧紧邻的音叉形区域,恒星较少。这些看似空旷的区域表明,前方存在密集的尘埃细丝,其中有正在形成的恒星,同时阻挡了背景恒星的光线。
在图像中心附近,棕色尘埃中散布着小而炽热的红色团块。这些发红光的区域标志着大质量恒星正在形成,尽管过程受到一定遮挡。
一些蓝白色大质量恒星,比如左下方区域的那颗,似乎比其他恒星的分辨率更高。这是因为恒星与望远镜之间的任何介质都被恒星辐射驱散了。
在该区域底部附近,有小而密集的尘埃细丝。尽管辐射强烈,这些小尘埃团依然存在,这表明它们足够致密,有可能形成原恒星。右侧一小片黄色区域标注了一颗仍被包裹的大质量恒星位置,它设法透过介质发光。
在整个场景中,有许多带有衍射尖峰的黄色小恒星。在韦伯拍摄的图像中,明亮的蓝白色恒星位于前景,但其中一些可能属于更广阔的猫爪星云区域。
这张韦伯图像中一个引人注目的地方,是右上角明亮的红橙色椭圆。该区域背景恒星数量少,意味着它是一个密集区域,刚刚开始恒星形成过程。几颗可见且仍被遮蔽的恒星散布在该区域,它们照亮了中间的物质。一些仍被包裹的恒星留下了存在的线索,比如左下方的弓形激波,表明有明亮源喷射出气体和尘埃。
在运行的第三年,韦伯望远镜继续朝着其宏伟的科学目标迈进。在大爆炸仅3.3亿年后形成的星系GZ-z13-1中,发现了意想不到的明亮氢发射。利用日冕仪,韦伯望远镜拍摄了HR 8799系统中外行星的直接图像,揭示了它们可能的形成方式。随后,天文学家在TWA 7恒星周围的碎屑盘中发现了一颗潜在的新系外行星,这是首次利用韦伯望远镜的日冕仪做出的此类发现,但肯定不会是最后一次。在更靠近地球的地方,天文学家得以在短短数小时内观测到木星上极光的展开。
一个罕见的爱因斯坦环的非凡景象、一个像透镜一样展现遥远过去的丰富星系集合、一个拥有强大恒星风的原行星盘,以及以全新视角呈现的草帽星系,这些只是过去一年中韦伯望远镜发布的部分图像,通过它们,韦伯向我们展示了宇宙的新面貌。
在韦伯望远镜的众多成果中,一项特别突出的是首次在银河系外发现年轻的褐矮星,产生了一张真正令人惊叹的恒星团NGC 602图像,呈现出电离气体的多种颜色。
韦伯望远镜是有史以来发射到太空的最大、最强大的望远镜。根据一项国际合作协议,欧洲航天局(ESA)使用阿丽亚娜5号运载火箭为其提供发射服务。ESA与合作伙伴共同负责阿丽亚娜5号针对韦伯任务的改进开发与鉴定,以及通过阿丽亚娜空间公司采购发射服务。ESA还提供了主力光谱仪近红外光谱仪(NIRSpec),以及中红外仪器(MIRI)50%的部分,该仪器由欧洲各国资助的研究所组成的财团(MIRI欧洲财团)与喷气推进实验室(JPL)和亚利桑那大学合作设计并建造。
韦伯望远镜是美国国家航空航天局(NASA)、欧洲航天局(ESA)和加拿大航天局(CSA)的国际合作项目。