韦伯太空望远镜捕捉到北黄道极专家详解镶嵌在银河系的钻石

　　美国宇航局的詹姆斯-韦伯太空望远镜拍摄到了第一批宇宙的中深度广域图像之一，其特点是天空中被称为北黄道极的区域。这张图片伴随着12月14日发表在《天文学杂志》上的一篇论文，它来自于＂银河系外主要区域重合和透镜科学＂（PEARLS）GTO计划。
　　用韦伯的近红外相机（NIRCam）的八个滤光片以及哈勃的高级观测相机（ACS）和广域相机3（WFC3）的三个滤光片对满月所覆盖的2%的天空进行了成像，这些滤光片共同跨越了0.25-5微米的波长范围。这张图片代表了整个PEARLS领域的一部分，这个领域将比现在大四倍。数以千计的星系在巨大的距离和时间范围内被看得非常详细，其中许多是第一次。来自最遥远的星系的光线经过近135亿年才到达我们这里。由于这幅图像是多次曝光的组合，一些恒星显示出额外的衍射尖峰。这张有代表性的彩色图像是用哈勃滤镜F275W（紫色）、F435W（蓝色）和F606W（蓝色）；以及韦伯滤镜F090W（青色）、F115W（绿色）、F150W（绿色）、F200W（绿色）、F277W（黄色）、F356W（黄色）、F410M（橙色）和F444W（红色）制作而成。
　　＂中深度＂指的是在这张图像中可以看到的最暗的天体，它们大约是29等（比肉眼看到的要暗10亿倍），而＂广域＂指的是这个计划将覆盖的总面积，大约是满月面积的十二分之一。该图像由韦伯的近红外相机（NIRCam）拍摄的八种不同颜色的近红外光组成，再加上哈勃太空望远镜的三种颜色的紫外线和可见光。
　　这张美丽的彩色图像以前所未有的细节和精致的深度揭开了一个充满星系的宇宙，直到最远的地方，其中许多是以前哈勃或最大的地面望远镜所看不到的，以及我们银河系内的各种恒星。NIRCam的观测结果将与韦伯的近红外成像仪和无缝隙摄谱仪（NIRISS）获得的光谱结合起来，使研究小组能够搜索具有光谱发射线的暗淡物体，这可以用来更准确地估计它们的距离。
　　创建这一图像的PEARLS团队成员分享他们在分析这一领域时的想法和评价：
　　亚利桑那州立大学（ASU）摄政教授、PEARLS首席研究员Rogier Windhorst说：＂二十多年来，我一直与一个大型国际科学家团队合作，准备我们的韦伯科学计划。韦伯的图像确实很惊人，真的超出了我最疯狂的梦想。它们使我能够测量闪耀到非常微弱的红外极限的星系的数量密度以及它们产生的光的总量。＂
　　＂我被第一批PEARLS图像所震惊，＂美国大学的研究科学家和PEARLS共同研究者Rolf Jansen表示，＂当我选择北黄道极附近的这个区域时，我不知道它将产生如此遥远的星系宝库，而且我们将获得有关星系组装和成长过程的直接线索。我可以看到它们外围的恒星流、尾巴、外壳和光环，这些都是它们构件的遗留物。＂
　　＂韦伯的图像远远超过了我们在第一次科学观测前几个月的模拟结果，＂亚利桑那大学的研究助理Jake Summers说。＂看着它们，我最惊讶的是其精湛的分辨率。有许多物体是我从未想过我们真的能够看到的，包括遥远的椭圆星系周围的单个球状星团，螺旋星系内的恒星形成结，以及背景中成千上万的微弱星系。＂
　　＂我在恒星和星系前后测量的漫射光具有宇宙学意义，编码了宇宙的历史，＂ASU的研究生研究助理Rosalia O＂Brien说。＂我感到非常幸运，现在就开始我的职业生涯。韦伯的数据是我们从未见过的，我对它提供的机会和挑战感到非常兴奋。＂
　　＂我花了很多年时间设计工具来寻找和准确测量新的韦伯PEARLS图像中所有物体的亮度，并将前景恒星从遥远的星系中分离出来，＂ASU的研究科学家和PEARLS共同研究者Seth Cohen说。＂该望远镜的性能，特别是在最短的近红外波长下已经超出了我所有的预期，并允许进行计划外的发现。＂
　　STScI的研究天文学家Anton Koekemoer也认为：＂韦伯令人惊叹的图像质量确实超出了这个世界，他将PEARLS的图像组装成非常大的马赛克。为了在宇宙时间的黎明时分瞥见非常罕见的星系，我们需要大面积的深度成像，而这个PEARLS场提供了这样的条件。＂
　　Rolf说：＂我希望在整个韦伯任务期间对这个区域进行监测，以揭示那些移动的、亮度变化的或短暂爆发的物体。＂Anton补充道。＂这样的监测将使我们能够发现时间可变的物体，如遥远的爆炸超新星和活动星系中黑洞周围的明亮吸积气体，这些物体应该比以往任何时候都能被探测到。＂
　　＂这个独特的领域被设计成每年365天都可以用韦伯观测，所以它的时域遗产、覆盖面积和达到的深度只会随着时间的推移而变得更好，＂Rogier总结道。
　　专家介绍：
　　Rogier Windhorst是亚利桑那州立大学（ASU）地球与空间探索学院（SESE）的执政者教授。他是全球六位韦伯跨学科科学家之一，也是银河系内化和透镜科学主要区域（PEARLS）项目（项目编号1176，2738）的主要调查员。PEARLS团队由分布在全球18个时区的近100名科学家组成。
　　Rolf Jansen是ASU/SESE的研究科学家，也是PEARLS的共同研究者。他选择了韦伯北黄道极时域场，并领导其发展成为韦伯时域科学的新社区场，包括NIRCam观测的设计。他也是这个彩色合成图中使用的哈勃图像的主要研究者。
　　Seth Cohen是ASU/SESE的研究科学家，也是PEARLS的共同研究者。他领导了软件开发和测光校准，并为这个领域生成了物体目录。
　　Jake Summers是ASU/SESE的研究助理，负责处理、组织并向团队分发PEARLS数据，包括生成初始马赛克和彩色合成物。
　　Rosalia O＂Brien是ASU/SESE的研究生研究助理，负责测量漫射光，并负责重新处理哈勃图像。
　　Anton Koekemoer是STSCI的研究天文学家，负责天体测量对准和将单个NIRCam探测器的图像组合成最终的PEARLS马赛克。
　　Aaron Robotham是西澳大利亚大学ICRAR的教授，负责NIRCam数据的探测器级后处理工作。
　　Christopher Willmer是亚利桑那大学Steward天文台的一名研究天文学家。作为NIRCam团队的成员，他帮助开发了韦伯北黄道极时域场，并构建了相机伪影模板。