詹姆斯韋布空間望遠鏡12個改變我們對宇宙認知的發現

已知最古老星系、“暗星”，韋布望遠鏡動搖宇宙學理論的發現

韋布望遠鏡令我們驚喜連連。接下來讓我們看看它都發現了什么有趣的信息。

一位藝術家繪制的韋布望遠鏡運行的概念圖

（圖源：Northrop Grumman）

1。韋布望遠鏡以一個全新的視角觀察太陽系

2。鄰近的地外行星擁有豐富的可支持生命的分子

3。韋布發現的最小物體

4。韋布在早期宇宙中發現了神秘的大型星系

5。關于宇宙膨脹速率的一場激烈辯論

6。將目光聚焦在第一代超大質量黑洞上

7。原始星系中的復雜有機分子

8。沒錯，梅茜星系是已知最早的星系之一

9。有史以來發現的最遠超大質量黑洞

10。 韋布重新發現了一個鬼魅般的星系

11。JWST發現了三個可能是傳說中的“暗星”

12。最早期的星系可能與銀河系驚人的相似

三年前的圣誕節的早晨，天文學家和天文愛好者們收到了一個他們等待了三十年的禮物：詹姆斯韋布望遠鏡（JWST）的發射，世界上探索宇宙中最早期恒星和星系最大規模，最大膽的嘗試。

這架望遠鏡仍在持續為我們提供激動人心，且具有極高科學價值的照片。這里是對JWST在2023年改變我們對宇宙的理解的成果的回顧。

（圖像來源NASA，ESA，CSA，STScI，Ricardo Hueso （UPV），Imke de Pater （加州大學伯克利分校）， Thierry Fouchet （巴黎天文臺）， Leigh Fletcher （萊斯特大學）， Michael H。 Wong （加州大學伯克利分校）， Joseph DePasquale （STScI））

雖然JWST的目標是觀察一些宇宙最早期的恒星和星系，它為我們展現的太陽系的新面貌絕對可以用激動人心來形容。

比如這張十月份的照片，揭示了一條木星上從未被發現的（盡管它有4800公里寬），以約320英里每小時（515km/h）的速度運動的高速氣流。

再倒退到六月，JWST第一次在木星的冰衛星歐羅巴的咸水海洋里發現了二氧化碳。它還在這張照片里提供了一個觀察土星的新角度，包括這個氣態巨行星精致的環和它146個已知衛星中的三個。在JWST紅外波段的眼中，由于其波段，土星呈現了怪異的暗色。“氣體甲烷幾乎吸收了所有照在大氣層上的陽光，”NASA表示。

這架強大的望遠鏡還拍攝了這張（根據語句，此處應有一張JWST拍攝的海王星圖像，可能是原文中缺失，或可將“這張”刪去）十分驚人的天王星與其最亮的衛星們和13個已知塵埃環中11個的影像。

閱讀更多：詹姆斯韋布望遠鏡在木星上發現了強于第五類颶風的氣流

一個藝術家描繪的K2-18b（圖源：ESA/Hubble， M。 Kornmesser）

在九月，JWST在一顆相對臨近的地外行星K2-18b的大氣層中發現了甲烷和二氧化碳。這顆行星比地球大，但小于太陽系中的巨行星，正環繞著一個距離我們120光年的低溫恒星旋轉。

此前，根據哈勃望遠鏡的觀察，K2-18b可能是一個hycean（“氫海”）行星，擁有濃密，富氫的大氣，和下方具有液態水的海洋。最近JWST的觀測支持這個假說，因為新的數據表明那里有豐富的甲烷和二氧化碳，與少量氨。

“這些是僅僅兩次對于K2-18b觀測的成果，還有更多任務等待完成。”研究合著者薩瓦斯·康斯坦提諾，一位劍橋大學的天文學家在一份報告中說到。“這意味著我們目前的工作只是初步表明了韋布有能力觀測宜居帶地外行星。”

閱讀更多：詹姆斯韋布望遠鏡的發現：地外行星的表面可能覆蓋有海洋

一位藝術家描繪的深空中一顆不規則小行星（圖源：N。巴特曼（ESA/韋布），ESO/M。科梅薩與S。布魯尼爾（skyservey。org））

在二月，韋布對于小行星帶中的小天體的意外發現使科學家們感到興奮。那片區域中的大多數天體都被認為是太陽系形成早期的遺物，因此包含著誘人的關于太陽系演化的信息。

其它望遠鏡難以發現直徑小于一英里的小行星，所以這個發現更體現了韋布望遠鏡的用處。

閱讀更多：韋布望遠鏡偶然發現了它目前最小的目標——一個小行星

六個可能會迫使科學家們重寫宇宙學理論的星系（圖源：NASA，ESA，CSA，I。LABBE）

二月，科學家們宣布韋布發現了一些具有和銀河系相當質量，且存在于在大爆炸后僅僅5-7億年的星系。按照現有的理論，這些星系過于龐大，其中的老年恒星也年齡過大，以至于研究者們說此發現“為科學制造了一些問題”。

“它使整個宇宙早期星系演化理論產生了問題，”研究合著者喬爾·利杰，一位賓州州立大學的天文學家在一份報告中說。

（此處應有一張下方文字描述的NGC5584的照片）

由NASA的NIRcam（近紅外相機）與哈勃WFC3（廣角相機3）的聯合觀測產生的7200萬光年外的螺旋星系NGC5584的影像（圖源：NASA，ESA，CSA，A。里斯（STScI））

我們知道，宇宙一直在加速膨脹，但我們不知道具體有多快。這個問題已經成為了一場聚焦于哈勃常數具體數值的辯論。目前，模型預測的哈勃常數與實際觀察并不吻合。

2023年，JWST觀測了一系列造父變星。這些巨大的恒星通常具有太陽10萬倍的亮度，也是測量距離（從而得出宇宙的膨脹速率）的可靠工具。但韋布的觀測數據不僅沒有幫助解決關于哈勃常數的爭論，反而使其加劇。

“我并不關心哈勃常數的數值。”一位約翰霍普金斯大學的天文學家，諾獎得主亞當·里斯說道。“我想搞清楚為什么我們最好的工具——兩個最高標準的工具會自相矛盾。”

閱讀更多：詹姆斯韋布望遠鏡加深了針對宇宙膨脹速率的爭論

韋布拍攝的奇怪星系HSC J2236+0032（圖源：Ding， Onoue， Silverman， et al。）

2023年，JWST幫助天文學家們觀測了兩個可能是最早的超大質量黑洞之一誕生的早期星系。韋布觀測到的是它們在宇宙還不到十億年時的樣子，這些數據能展示黑洞們是如何逐漸獲得難以估量的質量的（通常是太陽的數百萬甚至數十億倍）。

閱讀更多：詹姆斯韋布望遠鏡看到了來自類星體的第一縷光，并有十分炸裂的發現。

天文學家利用JWST在上圖中的遙遠星系里發現了類似煙霧的復雜有機分子存在的證據。在這張假彩色圖像中，藍色的是前景星系，而紅色表示背景星系。有機分子用橘色標出。（圖源：J。 Spilker / S。 Doyle， NASA， ESA， CSA）

六月，天文學家們透露韋布已探測到距今120億年前，宇宙只有當前年齡的十分之一時的碳基分子，與地球上現存的煤炭和石油中所含的的碳基分子類似。在空間中，這些分子會與宇宙塵埃相結合。以往由于設備限制，想要探測到它們具有挑戰。但是，“韋布把探測有機分子變得實在太簡單，”賈斯汀·斯派克，一位德州農工大學的天文學家告訴Space。com。

閱讀更多：JWST發現了宇宙中最早的復雜有機分子

由韋布在2023年早些時候拍攝的梅茜星系（圖源：NASA/STScI/CEERS/TACC/ University of Texas at Austin/S。 Finkelstein/M。 Bagley）

這個模糊的橙色斑點由JWST攝于2022年夏天，被命名為梅茜星系。而在2023年八月，天文學家宣布這是已發現最早的星系之一。作為四個已知最早的星系之一，它大概在宇宙只有3。9億年時就存在了。

“這是以前我們未曾探索和發現的領域，我們不知道星系如何形成，也不知道它們看上去是什么樣，直到我們有了韋布，”研究著者史蒂芬·芬克斯坦，一位德州大學奧斯汀分校的天文學家對Space。com說。

閱讀更多：JWST確認“梅茜星系”是已知最早的星系之一

一張名為“宇宙演化早期發布科研項目”的包含超100，00（也許有誤）個星系的全景圖。（圖源：圖像: NASA， ESA， CSA， Steve Finkelstein （UT Austin）， Micaela Bagley （UT Austin）， Rebecca Larson （UT Austin）。 后期: Alyssa Pagan （STScI））

2023年七月，天文學家們宣布JWST發現了已知最遠的活躍超大質量黑洞，其宿主星系在大爆炸后僅5。7億年就形成了。但是這個古老的黑洞質量卻異常小——只有900萬倍太陽質量。作為對比，大部分這類宇宙怪獸質量都超過10億太陽質量。“解釋它為什么能在宇宙形成后如此短的時間內出現依舊十分困難。”研究人員說道。

閱讀更多：JWST發現了已知最遠的活躍超大質量黑洞

JWST拍攝的AzTECC71星系。（圖源：McKinney/M。 Franco/C。 Casey/德州大學奧斯汀分校）

韋布拍攝的這個深嵌塵埃云中的模糊星系最近引起了天文學家們的興趣，一部分是由于它誕生于大爆炸后9億年，正值第一代恒星產生的時期。但他們還對這個星系即將揭示的科學信息十分感興趣。“它的發現暗示還有一大批我們從未發現的星系。”杰德·麥金尼，一位德州大學奧斯汀分校的天文學家在一份報告中說到。

閱讀更多：JWST穿透塵埃發現了一個古老又鬼魅的星系

JWST發現的三個可能產生于暗物質粒子互相湮滅的物體。（圖源：NASA/ESA）

七月，天文學家們報告韋布可能發現了三個“暗星”，此名稱來自死之華樂團的歌曲Dark star。這些“恒星”本來在2022年被韋布認定為星系。

“當我們回顧JWST的數據時，認為這些物體的身份有兩種可能性，”凱瑟琳·弗里斯， 一位德州大學奧斯汀分校的物理學教授表示。“一個是包含數百萬普通的第三族恒星，另一個就是暗星。置信與否，一顆暗星的亮度可以媲美一個星系。”

天文學家相信這類恒星由暗物質驅動。暗物質構成宇宙85％的物質，但卻無法用望遠鏡觀測到。研究者表示，如果暗星確實存在，那么它們將解答為什么韋布觀測到在宇宙早期能產生如此多大型星系。

閱讀更多：傳說中的“暗星”真的存在嗎？JWST發現了三個可能的目標

JWST最新發現的類似銀河系的宇宙早期星系。每一排都是JWST在不同波長下觀測的不同星系。（圖源：L。 Ferreira， C。 Conselice）

根據星系演化理論，由于太過年輕，宇宙中最早的一批星系無法形成明顯的細節，如旋臂，棒狀結構和環；天文學家認為這些更復雜的結構在大爆炸后約60億年才會出現。但2023年，韋布發現擁有這些精細形狀的星系在宇宙誕生37億年后就可能已經存在了。

“基于這些觀察結果，天文學家們必須重新思考我們對初代星系形成的理解和星系是如何在過去100億年間演化的。”一位曼徹斯特大學的教授，研究合著者克里斯托弗·孔塞利切表示。

閱讀更多：JWST發現遠古星系具有超乎科學家們預料的更多結構

BY: Sharmila Kuthunur

FY: torreya

如有相關內容侵權，請在作品發布后聯系作者刪除

轉載還請取得授權，并注意保持完整性和注明出處

選文：天文志愿文章組-

翻譯：天文志愿文章組- torreya

審核：天文志愿文章組-

終審：天文志愿文章組-零度星系

排版：天文志愿文章組-零度星系

美觀：天文志愿文章組-

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3.原文來自：https://www.space.com/james-webb-space-telescope-2023-discoveries

注意：所有信息數據龐大,難免出現錯誤,還請各位讀者海涵以及歡迎斧正.

本文由天文志愿文章組- torreya翻譯自文章作者Sharmila Kuthunur的作品,如有相關內容侵權,請在作品發布后聯系作者刪除.

結束,感謝您的閱讀與關注

全文排版：天文在線(零度星系)

轉載請取得授權,并注意保持完整性和注明出處

浩瀚宇宙無限寬廣 穹蒼之美盡收眼底