迄今为止最深的宇宙红外图像
美国宇航局的詹姆斯韦伯太空望远镜提供了迄今为止最深、最清晰的遥远宇宙红外图像。韦伯的第一个深场是星系团 SMACS 0723，它充满了数千个星系——包括在红外线中观察到的最微弱的物体。
韦伯的图像大约有伸手可及的一粒沙子那么大，是浩瀚宇宙的一小部分。这个星系团的总质量就像一个引力透镜，放大了更遥远的星系，包括一些在宇宙年龄不到 10 亿年时看到的星系。这个由韦伯的近红外相机(NIRCam)拍摄的深场是由不同波长的图像合成的，总共需要 12.5 小时 - 达到了哈勃太空望远镜最深场之外的红外波长深度，这需要数周时间。而这仅仅是开始。研究人员将继续使用韦伯进行更长时间的曝光，以揭示更多我们广阔的宇宙。
这张图片显示了 46 亿年前出现的星系团 SMACS 0723，在该星系团的前后还有更多的星系。随着研究人员开始深入挖掘韦伯的数据，关于这个集群的更多信息将被揭示。该场也由韦伯的中红外仪器(MIRI) 成像，该仪器观察中红外光。
韦伯的近红外摄像机使遥远的星系成为焦点——它们具有以前从未见过的微小、微弱的结构，包括星团和漫射特征。
这些星系发出的光花了数十亿年才到达我们身边。当我们观察这个领域中最年轻的星系时，我们正在回顾大爆炸后十亿年的时间。由于宇宙膨胀，光线被拉伸到韦伯设计用来观察的红外波长。研究人员很快就会开始更多地了解星系的质量、年龄、历史和成分。
其他特征包括该领域的突出弧线。星系团强大的引力场可以弯曲来自其背后更遥远星系的光线，就像放大镜弯曲和扭曲图像一样。恒星也被明显的衍射尖峰捕获，因为它们在较短的波长下看起来更亮。
韦伯的MIRI 图像提供了万花筒般的色彩，并突出了尘埃所在的位置——这是恒星形成的主要成分，最终也是生命本身。蓝色星系包含恒星，但很少有尘埃。这个领域的红色物体被厚厚的尘埃层所笼罩。绿色星系充满了碳氢化合物和其他化合物。研究人员将能够使用这些数据来了解星系是如何形成、成长和相互融合的，以及在某些情况下为什么它们会完全停止形成恒星。
除了拍摄图像外，韦伯的两台仪器还获得了光谱——揭示物体物理和化学特性的数据，这将有助于研究人员识别该领域中遥远星系的更多细节。韦伯的近红外光谱仪(NIRSpec) 微型快门阵列同时观察了 48 个单独的星系——这是一项首次在太空中使用的新技术——返回了关于每个星系的全套细节。数据揭示了来自一个星系的光，它在韦伯的镜子捕捉到它之前已经行进了 131 亿年。NIRSpec 数据还展示了Webb 观测的详细星系光谱。
最后，韦伯的近红外成像仪和无狭缝光谱仪(NIRISS) 使用宽视场无狭缝光谱法一次捕获整个视野中所有物体的光谱。在这些结果中，证明了其中一个星系具有镜像。
可以在南部天空的 Volans 星座附近看到 SMACS 0723。
揭示了遥远星球的蒸汽大气
美国宇航局的詹姆斯韦伯太空望远镜在围绕遥远的类太阳恒星运行的炽热、蓬松的气体巨行星周围的大气中捕捉到了水的独特特征，以及云和雾霾的证据。
这项观察揭示了基于精确颜色光亮度的微小降低而存在特定气体分子，这是迄今为止同类观察中最详细的，展示了韦伯分析数百光年外大气的前所未有的能力。
虽然哈勃太空望远镜在过去的二十年中分析了许多系外行星的大气层，并在 2013 年首次清晰地探测到水，但韦伯的直接和更详细的观测标志着在探索地球以外潜在的宜居行星方面取得了巨大的飞跃。
WASP-96 b 是银河系中 5000 多颗已确认的系外行星之一。它位于大约 1,150 光年外的南天凤凰星座中，它代表了一种在我们的太阳系中没有直接类似物的气态巨行星。WASP-96 b 的质量不到木星的一半，直径是木星的 1.2 倍，比任何绕太阳运行的行星都要膨胀得多。温度超过 1000°F 时，温度明显更高。WASP-96 b 的轨道非常靠近它的类太阳恒星，只有水星和太阳之间距离的九分之一，每 3.5 个地球日绕一圈。
大尺寸、短轨道周期、膨胀的大气以及没有来自天空附近物体的污染光的组合使得 WASP-96 b 成为大气观测的理想目标。
6 月 21 日，韦伯的近红外成像仪和无狭缝光谱仪(NIRISS) 在行星穿过恒星时测量了 WASP-96 系统发出的光 6.4 小时。结果是显示星光在凌日期间整体变暗的光曲线，以及显示红外光各个波长在 0.6 和 2.8 微米之间的亮度变化的 透射光谱。
虽然光变曲线证实了已经从其他观测中确定的行星特性——行星的存在、大小和轨道——但透射光谱揭示了以前隐藏的大气细节：水的明确特征、雾霾的迹象、以及根据先前的观察被认为不存在的云的证据。
透射光谱是通过比较行星穿过恒星时通过大气层过滤的星光与行星在恒星旁边时检测到的未经过滤的星光来制作的。研究人员能够根据吸收模式（图上峰的位置和高度）检测和测量行星大气中关键气体的丰度。就像人们拥有独特的指纹和 DNA 序列一样，原子和分子也具有它们吸收的特征波长模式。
NIRISS 捕获的 WASP-96 b 光谱不仅是迄今为止捕获的系外行星大气中最详细的近红外透射光谱，而且还涵盖了非常广泛的波长范围，包括可见红光和部分光谱以前无法从其他望远镜（波长超过 1.6 微米）获得。这部分光谱对水以及氧气、甲烷和二氧化碳等其他关键分子特别敏感，这些分子在 WASP-96 b 光谱中并不明显，但在韦伯计划观察的其他系外行星中应该可以检测到.
研究人员将能够使用光谱测量大气中的水蒸气量，限制碳和氧等各种元素的丰度，并随深度估计大气温度。然后，他们可以使用这些信息来推断地球的整体构成，以及它的形成方式、时间和地点。图上的蓝线是一个最佳拟合模型，它考虑了数据、WASP-96 b 及其恒星的已知特性（例如，大小、质量、温度）以及假设的大气特征。
由于韦伯最先进的设计，这些测量的异常细节和清晰度是可能的。其 270 平方英尺的镀金镜子可有效收集红外光。它的精密光谱仪将光线散布成数千种红外颜色的彩虹。其灵敏的红外探测器可测量极其细微的亮度差异。NIRISS 能够检测到仅约千分之一微米的色差（绿色和黄色之间的差异约为 50 微米），以及这些颜色之间百万分之几百的亮度差异。
此外，韦伯的极端稳定性及其在拉格朗日点 2 附近的轨道位置距离地球大气的污染影响大约一百万英里，这使得可以相对快速地分析不间断的视图和干净的数据。
通过同时分析在观测中捕获的 280 个单独的光谱制成的极其详细的光谱仅提供了韦伯为系外行星研究准备的东西的暗示。在接下来的一年里，研究人员将使用光谱分析数十颗系外行星的表面和大气，从小型岩石行星到富含气体和冰的巨行星。韦伯第 1 周期观测时间的近四分之一用于研究系外行星和形成它们的材料。
NIRISS 的这项观测表明，韦伯有能力详细描述系外行星的大气层——包括可能适合居住的行星的大气层。
捕捉垂死之星的最终“表演”
美国宇航局的詹姆斯韦伯太空望远镜揭示了以前天文学家隐藏的南环行星状星云的细节。行星状星云是垂死恒星喷出的气体和尘埃壳。
韦伯强大的红外视图将这颗星云的第二颗恒星带入了全视野，以及随着恒星塑造它们周围的气体和尘埃而形成的特殊结构。
这些来自恒星生命后期的新细节将帮助我们更好地了解恒星如何演化和改变它们的环境。
这些图像还揭示了背景中遥远星系的缓存。这里看到的大多数多色光点都是星系，而不是恒星。
这个观察显示南环星云几乎是正面的，但如果我们可以旋转它以正面观察，它的三维形状会更清楚地看起来像两个放在底部的碗，彼此分开中间的大洞。
两颗被锁定在紧密轨道上的恒星塑造了当地的景观。韦伯的红外图像展示了这个复杂系统的新细节。左边的韦伯近红外相机(NIRCam)拍摄的图像中，星星和它们的光层非常突出，而右边韦伯的中红外仪器(MIRI) 拍摄的图像第一次显示了第二个星被尘埃包围。较亮的恒星处于其恒星演化的早期阶段，未来可能会喷出自己的行星状星云。
与此同时，更亮的恒星会影响星云的外观。当这对继续相互绕行时，它们会“搅动”气体和尘埃的锅，从而产生不对称的图案。
每个贝壳都代表了一个较暗的恒星失去了一些质量的情节。朝向图像外部区域的最宽的气体壳较早地被喷出。最接近恒星的那些是最近的。追踪这些喷射物可以让研究人员了解该系统的历史。
使用 NIRCam 进行的观测还揭示了行星状星云周围极细的光线。来自中心恒星的星光从气体和尘埃中的空洞处射出——就像阳光穿过云层的缝隙一样。
由于行星状星云存在了数万年，因此观察星云就像是在看一部极其慢动作的电影。恒星喷出的每一个外壳都使研究人员能够精确测量其中存在的气体和尘埃。
当恒星喷射物质外壳时，尘埃和分子在其中形成——即使恒星继续喷射物质，也会改变景观。这些尘埃最终会丰富它周围的区域，扩展成所谓的星际介质。而且由于它的寿命很长，尘埃最终可能会穿越太空数十亿年，并融入一颗新的恒星或行星。
几千年后，这些微妙的气体和尘埃层将消散到周围的空间中。