星系的集合

詹姆斯·韦伯太空望远镜的近红外相机捕捉到的矮星系沃尔夫-伦德马克-梅洛特(WLM)的一部分。图片来源:科学:NASA, ESA, CSA, Kristen McQuinn (RU)，图像处理:Zolt G. Levay (STScI)

当艾玛·柯蒂斯-莱克把幻灯片放到屏幕上时，礼堂里的人群开始嘀咕起来，然后倒吸了一口气。“神奇!有人脱口而出。

柯蒂斯-莱克是英国赫特福德大学的天文学家，他展示了美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)对遥远星系的初步观测结果。本周，在马里兰州巴尔的摩市的太空望远镜科学研究所(STScI)举行的研讨会上，天文学家们在注视着望远镜的初步发现时，兴奋地聊了起来，这已经不是最后一次了。

在最初几个月的科学运作中，JWST已经对从太阳系的行星到宇宙其他地方的恒星等天体提供了惊人的见解。这些发现使研究人员更加渴望利用天文台的能力。科学家们现在正在为望远镜在第二年应该做什么制定新的建议，尽管他们正在争夺资金，并就望远镜的数据是否应该完全开放进行辩论。

引起神经紧张的发射

JWST于2021年12月25日发射，是迄今为止建造的最昂贵、最延迟、最复杂的空间天文台．天文学家们屏住呼吸，因为这台价值100亿美元的机器在深空经历了为期六个月的复杂工程部署，在此期间，数百个潜在故障可能会严重损坏它。

但它确实有效——而且非常有效。德国海德堡马克斯·普朗克天文研究所的天文学家劳拉·克雷德伯格说:“我真的很幸运，能作为一名科学家活着，用这台惊人的望远镜工作。”

第一个冲出水闸，七月，大量关于星系早期演化的预印本出现了．宇宙的膨胀将遥远星系的光拉伸到红外线，这就是JWST捕捉到的波长。这使得望远镜能够观测遥远的星系，包括一些如此遥远的星系，它们看起来就像138亿年前发生的大爆炸后3.5亿到4亿年后的样子。

JWST发现的许多早期星系比天文学家预期的更亮、更多样化、结构更好。德克萨斯大学奥斯汀分校的天文学家史蒂文·芬克尔斯坦说:“早期的宇宙似乎是一个非常深刻的星系制造者。”

其中一些初步发现被修改为改进数据校准，许多关于遥远星系的早期说法还有待星系光的光谱研究来证实。但包括柯蒂斯-莱克在内的天文学家在12月9日宣布，他们已经通过光谱证实了两个星系的存在，这两个星系比之前确认的任何星系都要遥远。

“可能性”的细节

在宇宙的较近区域，JWST由于其锐利的分辨率和红外视觉，正在产生关于恒星形成和演化的结果。加拿大多伦多大学的天文学家Lamiya Mowla说:“与我们用哈勃望远镜看到的相比，你在宇宙中看到的细节数量完全令人兴奋。”多亏了望远镜的敏锐视野，她和同事们能够在一个星系周围发现明亮的“火花”，他们称之为“火花”;这些闪闪发光的星团是迄今为止发现的最古老的星团之一。其他的研究揭示了一些细节，比如潜伏着巨大黑洞的星系中心。

JWST的另一个发现来自于对系外行星大气的研究，该望远镜可以以前所未有的细节仔细检查。

例如，当科学家们看到来自系外行星WASP-39b的第一份JWST数据时，来自一系列化合物(如水)的信号直接跳出来．马萨诸塞州剑桥市哈佛和史密森尼天体物理中心的天文学家梅赛德斯López-Morales说:“光看它就好像所有的答案都在我们面前。”现在，科学家们热切地期待着其他行星的数据，包括围绕TRAPPIST-1恒星运行的七个地球大小的行星。在研讨会上报告了对两颗TRAPPIST-1行星的早期结果，表明JWST有能力在那里找到大气层，尽管观测需要更多的时间来分析。

位于马里兰州劳雷尔的约翰霍普金斯大学应用物理实验室的凯文·史蒂文森在会议上说，JWST甚至首次发现了一颗行星:一颗地球大小的岩石行星，围绕附近的一颗冷恒星运行。

该望远镜也证明了它在研究地球天体附近天体方面的价值。在研讨会上，美国宇航局马里兰州格林贝尔特戈达德太空飞行中心的天文学家杰罗尼莫·维兰纽瓦展示了土星卫星恩克拉多斯的新图像。科学家们知道土卫二有一个隐藏的海洋，水有时会从其冰冷外壳的裂缝中喷射出来，但JWST揭示了水羽包裹着整个卫星，甚至更远。另外，工程师们还找到了一种方法，可以让JWST追踪快速移动的物体，比如太阳系的行星，这比预期的要好得多。同样在戈达德工作的天文学家娜奥米·罗-格尼说，这导致了新的研究，比如9月份DART飞船故意撞上小行星的观测。

然而，所有这些发现都只是JWST最终改变天文学的冰山一角。STScI的JWST项目科学家Klaus Pontoppidan说:“现在真正全面了解它的最终影响还为时过早。”研究人员才刚刚开始认识到JWST的能力，比如它能够探测天体光谱中的细节。

现在，天文学家可以申请在JWST运行的第二年(7月开始)提出他们对观测的想法。蓬托皮丹说，下一轮可能会产生更雄心勃勃或更有创意的使用望远镜的建议，现在天文学家已经知道它的能力了。

在所有的好消息中，仍然有小故障。其中最主要的问题是缺乏资金来支持研究JWST数据的科学家，López-Morales说。她说:“我们可以做科学研究，我们有技术，我们正在开发工具，我们将做出突破性的发现，但预算非常少。”“这在目前并不理想。”

对所有人开放?

López-Morales主持了一个代表使用JWST的天文学家的委员会，他们的任务清单很长。它包括对科学家进行调查，以确定望远镜的所有数据是否应该在收集后立即免费提供。许多人说，这一举动将使初入职场的科学家和那些在较小机构工作的科学家处于不利地位，因为他们没有资源立即研究和分析JWST的数据。望远镜的操作人员也在研究一种方法，让它的数据通过通信盘更有效地传输到地球，并使它在一个物理方向上飞行微流星体撞击并破坏其主反射镜的风险．

但总的来说，这台望远镜正在开辟天文学的全新领域，罗-格尼说:“它将回答我的博士学位试图找到的所有问题。”