本文已更新，包含了现已发布的首张图像。最初发布时间为 2022年7月11日下午4:36。
时间旅行通常被描绘成一种超能力或发生在遥远未来的虚构现象。但对于詹姆斯·韦伯太空望远镜来说，时间旅行可以说是它的使命。
詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 是为了回溯到从未见过的时空区域而建造的——那里是 135 亿多年前最早的恒星和星系形成的地方。作为 NASA 历史上最大、最强大的太空望远镜，它是在与欧洲空间局和加拿大空间局的合作下设计的，其于 2021 年 12 月的发射标志着一个长达 17 年的建造过程的结束，以及一段长达十年的深入宇宙之旅的开始。经过六个月的太空调优后，望远镜红外相机的第一批全彩图像于今晚在白宫新闻发布会上公布。
最终成品是经过 12.5 小时在不同红外波长下拍摄的图像复合。其核心是星系团 SMACS 0723，根据 NASA 页面显示，它提供了前景和后景恒星的“深场视图”。实现这一目标的现象称为引力透镜效应，它已被用于探测其他重要的太空天体，如超新星和流浪黑洞。SMACS 0723 距离银河系非常遥远，我们看到的图像大约来自 46 亿年前。
上周晚些时候，NASA 预告了望远镜主要观测目标的长列表。其中包括距离我们近 7600 光年的船底座星云，那里有比太阳大数倍的巨大恒星；以及距离我们约半光年直径的南环星云，这是一个围绕着垂死恒星膨胀的气体云；还有位于飞马座星座、距离我们 2.9 亿光年的史蒂芬五重星系，它是一个紧凑的星系群。
JWST 项目的跨学科科学家海蒂·哈默尔 (Heidi Hammel) 表示：“令人难以置信的是，这仅仅是我们即将深入研究的更广阔研究领域的开胃菜。”在过去的 20 年里，她一直与 NASA 团队合作，确保望远镜的设计和建造能够随着时间的推移进行调整，满足研究人员深入探索宇宙及其历史的标准。
能够成像 SMACS 0723 这样未被探索的宇宙区域仅仅是开始。“我们最初提出的问题的一半，只是我们学到的故事的一半，”哈默尔说。“我们对要做什么有一个想法，一旦我们开始获取数据，我们就会有更多的问题，因为我们将触及新的边界和新的前沿。”
今天公布的科学级图像不仅仅是为了取悦观众。正如哈默尔解释的那样，JWST 的图像将提供更准确、更有意义的数据，可用于指导未来的天文研究。它们远远超出了“工程级照片”的范畴，正如哈默尔解释的那样，这些照片曝光时间很短，可能会受到光线干扰。由于这些照片旨在为地球上的设计决策提供信息，科学家们并不担心微调其特性。但对于精心挑选的宇宙图像，“所有这些特性都很重要，”哈默尔说。“我们已经对相机和光谱仪进行了仔细校准，并且我们有清晰的信心，[所有]这些信息都来自外太空，而不仅仅是相机。”
该望远镜使用四种先进设备来捕捉图像：近红外相机、近红外光谱仪、中红外仪器，以及带有精细导星传感器的近红外成像仪和无狭缝光谱仪。所有这些技术都使 JWST 能够成像红外光，并更深入地观察空间及其时间线。（NASA 的哈勃望远镜于 1990 年发射，当时是最大的望远镜之一，在此之前曾拍摄过最深的太空照片，捕捉到了大爆炸后 6 亿年形成的星系。）
哈默尔说，JWST 团队设计了 10 项新技术来使望远镜工作。例如，由于太空中的极端温度，灵敏的成像设备需要特定的热调节系统才能工作。为这一挑战签订合同的公司 Genesis Engineering 的总裁兼首席执行官罗伯特·拉什福德 (Robert Rashford) 表示，参与 JWST 项目是独一无二的。
“这是第一台以这种方式设计的望远镜，”拉什福德说。“阳光罩以上的任何东西都是低温的，所以我们必须想出一种更平衡的方法来在需要运行时保持某些东西的温暖，这样性能就不会受到任何损害。”
捕捉新的光波长带来了另一个挑战。在地球上，“光速”这个短语在描述快速事物时很有意义。我们以每秒 18.6 万英里的速度看到光，所以感觉是瞬时的。但在太空中，距离如此遥远，“光速”变得更加明显。由于光需要时间才能穿过太空，来自宇宙黎明时的光必须经过极长的距离才能被我们的望远镜看到。例如，来自太阳的光需要8 分 20 秒才能到达我们的眼睛。如果太阳爆炸，我们也要在听了两遍披头士乐队的经典歌曲《Come Together》之后才会知道。
此外，由于宇宙正在膨胀，光的波长也在膨胀。恒星的形成会发出光，当可见光波长的能量向外传播并越来越远时，它们会向红外光带移动，而这是人眼无法看到的。但现在韦伯可以捕捉到这些波长，天文学家将能够观测到来自那些最古老、最遥远时期发出的光，那是恒星和星系诞生之时。今天发布的图像只是 JWST 所能成就的早期例子，并且展示了如何通过这个望远镜，向外看向太空就像看向过去一样。
哈默尔说：“韦伯的设计是为了接替哈勃望远镜无法企及的领域。“韦伯具有更深的灵敏度，并且可以进入红外波段，在那里遥远的物体更加可见。”
这并不是说哈勃望远镜不再有用。不同的望远镜使科学家能够观测到不同波长的光，所以当 JWST 专注于观测宇宙的遥远区域时，哈勃可以继续执行诸如其年轻恒星紫外线研究图书馆作为基本标准等项目，以观测恒星的形成。
哈默尔说：“一个望远镜无法包含所有的知识。“重要的是不要认为因为我们有了韦伯，我们就完成了。我们已经知道存在 Webb 无法解决的问题——但在这个时刻，仅仅打开这个全新的红外窗口就令人兴奋。”
对哈默尔来说，这些新图像不仅仅是她和许多参与 JWST 建造和运营的人们一生工作的体现。她认为这是全球深度协作的成果：超过 300 所大学和组织以及十四个国家已经为该项目做出了贡献。尽管人们可能无法立即意识到这些图像的科学意义，但她表示，它们有可能改变我们对宇宙的理解。
哈默尔说：“世界各地的人们团结起来建造了一个能让人类更深入地探索宇宙的东西。“这是我们作为一个物种如何共同努力实现伟大而美妙的事情的一个例子——而我们现在正需要生活中积极的事物和这样的例子。”
NASA 将于明天上午 10:30 EST（美国东部标准时间）之后分享其余图像。 在此观看直播。
