詹姆斯韦伯太空望远镜图像 引发科学争夺战？

　　詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的壮观的深红外宇宙图像揭示了42个新的星系透镜图像，并以前所未有的深度揭示了透镜的形状，这最终可能有助于我们看到最早的星系。

　　7 月 11 日举行的白宫特别活动中披露了詹姆斯·韦伯太空望远镜的深场图像，天文学家团队争先恐后地成为第一个对其进行分析的人，在图像发布后的一周内，三篇新论文被发布。

　　SMACS J0723.3-7327星系团，简称SMACS J0723，是韦伯为各种引力透镜巡天拍摄的一组星系团之一。Frye说，除此之外，SMACS J0723没有什么特别之处——直到现在。

　　引力透镜是一种现象，其中一个非常大的物体的引力将空间扭曲成类似于光学透镜的形状，导致透镜后面的光线被扭曲，亮度被放大。星系团是特别有效的透镜，因为它们将巨大的质量压缩到一个直径约为300万至500万光年的相对紧凑的体积中。

　　哈勃太空望远镜和退休的赫歇尔太空天文台之前的调查已经在他们的SMACS J0723观测中发现了少数背景星系的透镜图像。但是韦伯将狩猎提升到了一个全新的水平。

　　Frye的团队由加州大学伯克利分校的研究生Massimo Pascale领导，在新的深视场图像的背景中发现了42个新的透镜图像。引力透镜可以创建同一星系的多个图像，因此这42个图像代表了19个单独的星系。由德国马克斯·普朗克天体物理研究所的Gabriel Caminha领导的另一个小组计算了27张新的透镜图像。

　　无论最终的统计结果如何，这些透镜图像都允许科学家们微调SMACS J0723星团中物质(包括可见物质和暗物质)的分布图，进而模拟透镜的形状。来自杜伦大学Guillaume Mahler领导的团队的一篇新论文得出结论，大部分质量集中在星团中最亮、最大的星系。

　　目前最遥远的已确认星系是一个名为GN-z11的遥远天体，它的红移为 11.09，这意味着我们看到它存在于 134 亿年前，即大爆炸之后的 4 亿年。

　　一个更遥远的候选者是HD1，它在红移13时被发现，在我们看来就像大爆炸后3亿年一样。最近，韦伯的早期结果确认了另一个红移13的候选星系，名为GLASS-z11。然而，天文学家尚未证实HD1或GLASS-z11的红移。

　　韦伯预计将打破这两项红移记录，尽管SMACS J0723中看到的任何透镜星系是否比Gn-z11或HD1更遥远还有待确定。Pascale和Frye对绘制一种称为“临界曲线”的现象感兴趣，因为正是沿着这些曲线，引力透镜应用了最大的放大率，并且天文学家最有机会看到最早的星系。

　　把临界曲线想象成地球表面地形图上的等高线。这样的等高线越多，表面上任何特定点的高度就越大。类似地，临界曲线是重力势的等高线聚在一起的地方，聚得越多，重力势就越强，随之而来的放大也就越大。透镜图像的位置和形状可以给出临界曲线所在位置的指示。

　　因此，最初三篇关于韦伯深场的新论文，集中于模拟前景星团中物质的数量和分布，进而模拟透镜的形状和临界曲线的位置。

　　然而，这个模型也能告诉我们关于星系团自身的历史。“我们发现质量分布比预期的要长一些，”Pascale说。“也许这说明了一些关于星团合并历史的事情，我们可以从中进行推断，并从整体上了解星团的形成，这发生在一个非常混乱的环境中，所有这些星系的重力都在相互吸引。”

　　对于Pascale和Frye的团队，以及其他两篇论文的作者来说，下一步是通过同行评审过程，在科学期刊上发表这些结果。除此之外，来自Webb的NIRISS(近红外成像仪和无缝摄谱仪)的数据正在等待分析，应该可以帮助科学家确定透镜星系的光谱红移，并了解它们有多远。(这张深视场图像是由近红外相机NIRCam拍摄的。)

　　“在韦伯拍摄它之前，SMACS J0723并不是展览中的明星，”Pascale说。“现在，突然之间，有一篇又一篇的论文在上面，这确实说明了韦伯是多么强大，揭示了我们以前看不到的东西。”