韦伯望远镜首发“引力透镜”照片，呈现壮丽宇宙景象

10月19日，欧洲航天局（ESA）按惯例发布了来自其旗舰任务的探测图像，展示了各种壮丽的宇宙奇景。本月公开的八张高清照片，正是詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）首次捕捉到的引力透镜星系系统影像。

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这些图像源自韦布望远镜第一周期的常规巡天观测（GO），充分展现了这台观测设备的高分辨率与超高灵敏度。这些数据将帮助科学家深入探索早期宇宙的奥秘，以及星系的演化历程。

注：引力透镜效应最早由爱因斯坦的广义相对论（GR）提出。爱因斯坦认为，引力是大质量物体扭曲其周围时空结构的结果。

当星系或星系群与更遥远的天体形成空间排列时，引力透镜效应会使光线发生弯曲和放大，让天文学家得以观测到常规条件下难以捕捉的遥远天体。根据排列方式的不同，来自遥远天体的光线会呈现多种形态，例如弧形光晕（“爱因斯坦环”）或同一源天体的多重影像（“爱因斯坦十字”）。

透过韦布望远镜探索宇宙演化

本次“月度图像”中呈现的八个引力透镜星系系统，隶属于COSMOS-Web项目的一部分。该项目是一项总时长达255小时的宽视场巡天计划，结合了JWST的近红外相机（NIRCam）与中红外仪器（MIRI）的观测数据。

该项目也被称为JWST宇宙起源调查（COSMOS-Web），致力于研究宇宙大爆炸后约20亿至100亿年期间的星系特征，即“再电离时代”——那是宇宙的黎明时期，首批恒星和星系使充斥宇宙的中性氢重新电离，导致宇宙变得“透明”，也让人类能够通过各种仪器观测到这段远古历史。

基于这些观测，研究人员开展了COSMOS-Web引力透镜巡天（COWLS），对超过42,000个星系系统进行了人工筛选，并从中遴选出400个具有潜力的透镜候选星系。此次公布的八个星系系统尤为引人注目，因为它们涵盖了从透镜星系到透镜背景星系的广阔宇宙历史跨度。尽管这些前景星系形成于大爆炸后27亿至89亿年，但其背景星系却诞生于宇宙更为年轻的时期。

其中，图像上方的背景星系（“COSMOS-Web环”）存在于宇宙年龄不足10亿年的时期，正值“再电离时代”。这个时期对于传统光学望远镜而言无法直接观测，因此天文学家和宇宙学家通常称之为“宇宙黑暗时代”，直到韦布望远镜的部署才揭开了它的神秘面纱。

另一个候选星系位于“COSMOS-Web环”右侧，同样呈现典型的“爱因斯坦环”特征，但尺寸较小且不易辨识。这个透镜系统（COSJ100018+022138）此前已被著名的哈勃空间望远镜确认，而韦布望远镜则提供了更为精细的图像资料。其中前景的椭圆透镜星系形成于大爆炸后约40亿年，而蓝色透镜星系则出现在宇宙不到20亿年的幼年时期。

其他星系系统大多呈现弧形结构并带着橙色调光晕，也有部分星系呈现红色且排列紧密（如上图所示）。这些天体可能就是令天文学家困惑已久的“宇宙小红点”（Little Red Dots，LRDs）——自韦布望远镜揭示其存在以来，这些神秘天体就一直引发学术界的深入探讨。这些图像不仅彰显了韦布望远镜作为天文观测平台的强大实力，更让我们得以窥见其主要科学目标：追溯星系从诞生到现代演化的完整历程。