韦布望远镜首张“引力透镜”照片公开亮相，展现浩瀚宇宙的壮丽景象

欧洲航天局（ESA）会定期发布源自其顶级任务的图像，展示各种壮丽的宇宙景观，本月放出的是詹姆斯・韦布太空望远镜（JWST）首次拍摄的八张引力透镜星系的高清照片。

这些图像来自 JWST 第一周期的常规观测（GO）调查，展示了该望远镜的高分辨率和超灵敏能力，可帮助科学家深入了解早期宇宙以及星系的演化过程。

IT之家注：引力透镜效应最早由爱因斯坦的广义相对论（GR）预测，爱因斯坦认为引力是由大质量物体改变其周围时空曲率的结果。

当星系和星系群与更远的天体对齐时，引力透镜效应会使光线发生扭曲和放大，从而使天文学家能够观察到正常情况下难以观测的天体。根据对齐的情况，来自远距离天体的光线可以呈现不同的形态，例如弧形、圆形（“爱因斯坦环”）或多个同一源天体的图像（“爱因斯坦十字”）。

通过韦布望远镜探索宇宙演化

此次“月度图像”中的八个引力透镜星系，属于 COSMOS-Web 项目的一部分。该项目是一项总时长为 255 小时的宽视场观测计划，结合了 JWST 的近红外相机（NIRCam）和中红外仪器（MIRI）的数据。

该项目也称为 JWST 宇宙起源调查（COSMOS-Web），该计划的目的是研究“大爆炸后约 2 亿至 10 亿年”时期的星系，即“重电离时代”，这是宇宙早期阶段，当时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”，也使得人类能够通过各种仪器观测到它。

基于这些观测，研究人员进行了 COSMOS-Web 引力透镜调查（COWLS），对超过 42,000 个星系进行了人工筛选，并从中挑选出了 400 个有潜力的透镜候选星系。此次月度图像展示的八个星系尤其令人印象深刻，因为它们覆盖了从透镜星系到透镜背景星系的广泛宇宙历史范围。尽管前景中的星系形成于大爆炸后 27 亿至 89 亿年，但背景星系则出现在宇宙更年轻的时候。

其中，图像上方的背景星系（“COSMOS-Web 环”）存在于宇宙年纪不到 10 亿年的时期，正处于“重电离时代”。这一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将其称为“宇宙黑暗时代”，该时期直到 JWST 的部署才得以揭示。

另一个候选星系位于“COSMOS-Web 环”的右侧，同样是一个“爱因斯坦环”例子，但相对较小且不易识别。这个透镜系统（COSJ100018+022138）曾被著名的哈勃太空望远镜确认，但 JWST 提供了更为详细的图像。前景中的椭圆形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 亿年的时期。

其他星系呈现弧形且带有橙色光泽，而部分星系则呈现红色并且紧凑（如上图所示）。这些天体可能就是“宇宙小红点”（Little Red Dots，LRDs），它们自从 JWST 揭示以来一直让天文学家困惑。这些图像不仅展示了 JWST 作为天文观测台的强大能力，还让我们得以一窥该望远镜的主要目标：追溯星系与宇宙从诞生至现代的演化历程。