來源：PingWest品玩
誰能想到，這兩天在互聯(lián)網(wǎng)上流傳最廣的圖片，
既不是哪位知名明星爆出的私照，
也不是 " 圖圈 " 當下最火的 NFT 小照片。
而是下面這張：
圖片來源：NASA
它就是美國宇航局 NASA 的 " 百億美元相機 " ——詹姆斯 · 韋伯空間望遠鏡發(fā)回的首批照片之一。
這張照片包括了整個 SMACS J0723.3-7327（簡稱 0723）星系團當中的數(shù)千個星系，它是人類太空觀測歷史上最深，也最清晰的一張照片——你看到的每一個橢圓形的光斑，都是一個和銀河系相當甚至更巨大的星系。
" 然而這張照片所包含的只是宇宙非常小的一個部分，"NASA 局長 Bill Nelson 表示，" 如果你捏著一粒沙子，伸直手臂，然后透過雙眼看過去手指之間的縫隙，這張照片所對應(yīng)的，其實也就是這么小角度里的一小片宇宙。"
更有趣的是，在照片中你可以觀察到某種 " 光圈畸變 " ——那其實正是愛因斯坦等人所提出的 " 引力透鏡效應(yīng) " 的真實體現(xiàn)，也即光經(jīng)過引力場時發(fā)生類似于透鏡式的彎曲（就像在著名科幻電影《星際穿越》里肉眼看到黑洞 "Gargantua" 那樣）:
NASA 今天公布的這張照片所包含的，可能是人類迄今為止觀測到的最大尺度的引力透鏡效應(yīng)。
圖片來源：NASA
在天文和天體物理學(xué)家的認知中，巨大的引力透鏡效應(yīng)預(yù)示著在這個角度極小，廣度極大的宇宙一隅之中，有著比其它地方更密集的引力場天體存在，包括星系團和黑洞。
不僅如此，如果你放大這張照片，仔細查看下圖中暗紅色的天體：科學(xué)的紅外觀測結(jié)果認為，這個天體所產(chǎn)生的光，經(jīng)過了大約 131 億年左右才被韋伯望遠鏡拍攝到，形成這樣一個暗紅色的光斑。
而已知的宇宙年齡，才 138 億年左右。換句話說，這個暗紅色的天體，在宇宙誕生之后不久就已經(jīng)存在了。
圖片來源：NASA
包括密集的引力透鏡效應(yīng)，以及暗紅色的天體在內(nèi)——照片所展現(xiàn)出的種種現(xiàn)象，似乎都在告訴科學(xué)家們：
這張照片所拍攝的方向，就是宇宙開始的地方。
這張照片如此之重要，以至于美國總統(tǒng)拜登和副總統(tǒng)哈里斯，硬是搶了 NASA 原定于美國時間周二的 " 頭條 "，在周一下午開了一個白宮直播發(fā)布會，單獨搶先發(fā)布了 SMACS 0723 這張照片 ……
圖片來源：NASA
不過，這次白宮 " 搶頭條 " 的做法，也確實讓人們都加深意識到，韋伯望遠鏡以及整個深空觀測的事業(yè)對于科學(xué)和整個人類的重要意義。
" 在 99 年我們發(fā)射了哈勃望遠鏡，讓深空觀測首次擺脫了大氣層的限制，" 美國副總統(tǒng)卡馬拉 · 哈里斯表示，"而在今天我們終于進入科學(xué)發(fā)現(xiàn)的新階段。韋伯望遠鏡將讓我們能夠看到太空中更深遠的地方，加強我們對于生命、星系，乃至于整個宇宙起源的了解。"
尋找地外行星
當被問到對于太空探索最感興趣的問題是什么，相信大多數(shù)人都會問出類似的問題：我們?nèi)祟愂怯钪嬷形ㄒ坏闹腔凵飭幔?/p>
因此，NASA 將第二張照片的主題定位為地外行星 ( exoplanet ) ：
圖片來源：NASA
等等？圖是不是放錯了？為什么圖表蓋住了照片？
并沒有錯，它就是 WASP-96 b，一個距離地球大約 1150 光年，具有大氣層，并且其中有水存在的氣態(tài)巨行星。
在照片中放了圖表，是因為 NASA 并沒有真的拍到它，也沒有足夠多的證據(jù)能夠給出一個合理的外觀猜測。不過，圖表當中的數(shù)據(jù)，已經(jīng)足以證明這個地外行星存在，并且其大氣層內(nèi)有水形成的云霧的化學(xué)特征。
圖片來源：NASA
據(jù) NASA 透露，WASP-96 b 是一個比較獨特，在我們的太陽系中沒有特別近似行星可以直接對比的地外行星。
從目前的資料來看，WASP-96 b 上有生命的機會應(yīng)該非常渺茫：它也圍繞著一枚和太陽接近的恒星公轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)非常短，它的 " 一年 " 只有我們地球上的三天半左右，而且溫度也高得離譜——所以幾乎不可能有和我們地球上類似的碳基生命存在。
但是，一個有水的地外行星存在仍然是極其重要和有意義的發(fā)現(xiàn)，更別提韋伯望遠鏡到達預(yù)定位置開啟工作之后不久之后就做出了這一發(fā)現(xiàn)。" 韋伯望遠鏡技術(shù)之強大，工作效率之高，是過去哈勃望遠鏡所無法追趕的，" 韋伯項目副主任科學(xué)家 Knicole Colón 表示。
圖片來源：NASA 向生而死，向死而生
循環(huán)往復(fù)是一個很普遍的概念，在哲學(xué)和宗教等范疇里很容易找到。而在科學(xué)上，更是有著名的能量守恒定律，和相對論等一系列發(fā)散出的理論和猜想。
在恒星級別的天體尺度上，循環(huán)往復(fù)更是一種不變的真理。這一次，NASA 也用韋伯望遠鏡拍下了三張照片，代表天體孕育到死亡再到新生的永恒循環(huán)。
就像《天鵝湖》的悲劇版結(jié)局那樣，有些恒星在死亡的那一刻才閃耀出最美的光芒。南環(huán)星云 ( Southern Ring Nebula，編號 NGC 3132 ) 就是這樣一個凄美的例子：
圖片來源：NASA
過去的觀測普遍認為，這個星云層疊式的氣體殼，應(yīng)該是來自于一枚處于 " 瀕死 " 階段的白矮星。它無法抗拒重力的崩塌，不斷向外射出氣體和物質(zhì)殘渣，形成了一層層美麗的行星狀星云。
在此之前，科學(xué)家們有足夠的證據(jù)證明南環(huán)星云其實是一個雙星系統(tǒng)。但是星云和另一顆亮星的亮度更高，人們反而看不到這些美麗氣體的真正制造者。
而在這次韋伯望遠鏡發(fā)回的照片中（右圖的中紅外成像結(jié)果），NASA 也終于首次清楚地看到兩顆星相映成輝。
圖片來源：NASA
NASA 隨后公布的第四張照片，讓我們可以從一個極巨大的視角上，近距離觀測最離奇和有趣的恒星誕生機制。
這張照片里的主角們，就是著名的史蒂芬五重星系 ( Stephan's Quintet），一個由五個視覺接近的星系組成的星系群。
為什么說它極為巨大？圖片里有 5 個星系，站在地球上觀測的話它們合起來的大小只有月球直徑的五分之一，然而這張照片的像素高達 1.5 億，由接近一千張照片拼接而成：
圖片來源：NASA
雖然說是五重星系，其實這幾個星系當中，真正距離足夠近，以至于產(chǎn)生相互的物理影響的只有 4 個星系，它們共同稱為 HCG 92。
這種相互影響也是它最有意思的地方：HCG 92 的四個組成星系之間，雖然大體上依然獨立，但它們之間的引力作用導(dǎo)致星系之間正在發(fā)生極為活躍的氣體交換。具體來說，在圖片中間的兩個星系正處在高速的融合過程當中，一個星系的氣體和物質(zhì)，正在以每小時數(shù)百萬公里的速度落入到另一個星系當中。
圖片來源：NASA
歐洲空間局的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，這種氣體和物質(zhì)的交換活動導(dǎo)致天體活動極為活躍，從這個區(qū)域觀察到的紅外特征，非常強烈地表明這個區(qū)域正在加速誕生無數(shù)的新恒星。
這便是 " 洪荒之力 " 的最直接體現(xiàn)。
在宏觀的尺度上觀察這種洪荒之力后，NASA 的第五張照片，則讓我們更加近距離地目睹新生命的孕育。這也是最后一張照片，來自于船底座星云 ( Carina Nebula ) ：星云和天體的相映成輝，讓這塊區(qū)域顯得像是層層疊疊的山巒，和背景里的星空。
圖
片來源：NASA
圖片中展示的是船底座星云的 NGC 3324 區(qū)域，在這里恒星正在大量誕生。以圖片中靠近中心的紫色亮斑為例，那是一顆正在誕生中的恒星，正在從周遭的星云氣體中吸取物質(zhì)，瘋狂地 " 長大 "，并且在過程中發(fā)生極其劇烈的紫外線輻射。
而這種劇烈的輻射又對周遭的太空產(chǎn)生了深遠的影響，這也是為什么我們會在圖片的上半部分，特別是 " 山巒 " 的附近，看到類似于 " 蒸汽 " 的景象。實際上，它們是因為受到劇烈的紫外線輻射而導(dǎo)致離子化的氣體，以及由于各種原因出現(xiàn)的高溫物質(zhì)顆粒（如其它恒星衰老死亡之后的殘骸）。這些氣體和顆粒又在引力的作用下，被 " 推 " 到了圖片靠下部分更稠密的星云當中，被這里更加密集的誕生中的恒星所吸收，形成了宇宙中物質(zhì)的 " 循環(huán)利用 "。
圖片來源：NASA
圖片來源：NASA
作為一座著名的 " 天體搖籃 "，NGC 3324 就是這樣一番融合了暴力和美麗的景象。
如果說剛才的 SMACS 0723 星團照片，展示的是宇宙最古老和神秘的原初景象，那么這張船底座星云照片則正好相反，帶我們飽覽了宇宙中最年輕的一個角落，所體現(xiàn)出的盎然生機。
在這張照片里有很多 NASA 已經(jīng)能夠看懂的事物，也仍然還有很多它還看不懂的地方。項目副主任科學(xué)家 Amber Straughn 指著照片中一塊暗色突起的部分，" 比如這塊地方究竟正在發(fā)生什么？我們?nèi)匀徊恢溃@張照片的數(shù)據(jù)和信息真的是太豐富了。"
探索宇宙，為了尋根，更為了未來
通過五張照片以及它們各自的主題，NASA 其實講述了一個宇宙不斷循環(huán)往復(fù)的故事。
拍下這些照片的韋伯望遠鏡，美國乃至全球天空探索歷史上最昂貴的項目之一。這個項目啟動之后跳票了整整 14 年，到去年圣誕節(jié)才終于發(fā)射，當時已經(jīng)嚴重超支至少 20 倍，生命周期總耗費高達 100 億美元。
好在，韋伯望遠鏡并沒有讓大家失望。這樣一臺正式啟用沒多久的觀測設(shè)備，已經(jīng)為人類增添了許多嶄新的宇宙知識，和前所未有的觀測視角。項目組成員 Jane Rigby 透露自己第一次看到傳回的照片的時候，" 哭的稀里嘩啦的 " ( I went and had an ugly cry ) 。
圖片來源：NASA
100 億美元的確是一筆不小的數(shù)目，因為為了實現(xiàn)目標，韋伯望遠鏡必須實現(xiàn)許多前所未有的技術(shù)突破。
比如為了觀測數(shù)十億光年之外的星體，探測到它們發(fā)射過來殘留的極其微弱的紅外線，望遠鏡必須有一個巨大的反射鏡，但為了能夠放在火箭負載里發(fā)射上天，不得不分割成 18 個六邊形的小鏡片，到了太空里再呈蜂窩狀展開到大約 6.5 米的直徑。
鏡片的基底材質(zhì)采用了特殊合成的石墨環(huán)氧樹脂，主要的反光材料則為鈹 （拼音：pi2，化學(xué)符號 Be），一種在宇宙中較為稀少的元素，再加上表面涂了一層只有大約 700 個原子厚度的金，因為金對于紅外線的反射效果更強。
在使用的時候，每一個鏡片上的上千個微小的 " 快門 " 都要在 60 開爾文（約 -213 ℃）以下的工作溫度能夠獨立開關(guān)，鏡片角度也要微調(diào)，可以說在電機微控方面實現(xiàn)了壯舉。
圖片來源：NASA
為了保護鏡片和鏡頭的低溫敏感程度，韋伯望遠鏡的四邊形遮陽罩尺寸約為 21x14 米，最長的對角展開幾乎達到了網(wǎng)球場的長度，材質(zhì)則為杜邦開發(fā)的 Kapton 高強度化合化合纖維絲 + 鋁箔和其它隔溫化合物涂層，一共五層。
圖片來源：NASA
圖片來源：NASA
這種結(jié)構(gòu)的隔溫效果極好，即使在對著太陽的一面達到 125 度，靠近望遠鏡本體的這一面仍然能夠維持在 -235 ℃。
圖片來源：NASA
正是為了確保望遠鏡的觀測效果，不讓已經(jīng)花掉的錢打水漂，項目研發(fā)人員不得不燒掉更多的錢，確保萬無一失。
更重要的是，這些花費并不只適用于望遠鏡本身，韋伯項目許多技術(shù)創(chuàng)新突破的成果，比如近紅外和中紅外探測技術(shù)、波形識別和過濾算法、完全被動的冷卻技術(shù)、微型機器人技術(shù)等，可以用于其它高科技和民用場景。
比如，NASA 和代工方的工程師們發(fā)明了一種精確快速地測量并打磨鏡片的方法，這項技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)投入到最先進的激光眼部手術(shù)中。
有人可能會問：難道我們不應(yīng)該把更多的錢和精力，用于打造更好的未來嗎？為什么要花上百億美元，把鏡頭對準幾十億年前的天空？
一個角度是，這樣做體現(xiàn)了人們對 " 尋根 " 的追求。
在大的尺度上，尋根并不只是人文，更是一種科學(xué)的追求。人類作為一個物種，作為我們已知的宇宙世界中目前唯一的行星級智慧生物，當然也會應(yīng)該去進一步了解宇宙到底是如何誕生的，生命的起源究竟是什么。
了解了天體的生老病死的內(nèi)在機制，能夠幫助人類更好地發(fā)現(xiàn)和理解宇宙萬物運行的規(guī)則。掌握過去，掌握規(guī)則，我們才能打造更好的未來。
韋伯望遠鏡，以及在它之前的哈勃和史匹哲望遠鏡，和在它之后的更高科技的深空觀測設(shè)備，將幫助我們在這一永無止境的科學(xué)探索道路上，踩下一個又一個更堅實的腳印。
