美國宇航局的詹姆斯-韋伯太空望遠(yuǎn)鏡拍攝到了第一批宇宙的中深度廣域圖像之一，其特點是天空中被稱為北黃道極的區(qū)域。這張圖片伴隨著12月14日發(fā)表在《天文學(xué)雜志》上的一篇論文，它來自于"銀河系外主要區(qū)域重合和透鏡科學(xué)"（PEARLS）GTO計劃。

NASA用韋伯的近紅外相機（NIRCam）的八個濾光片以及哈勃的高級觀測相機（ACS）和廣域相機3（WFC3）的三個濾光片對滿月所覆蓋的2%的天空進行了成像，這些濾光片共同跨越了0.25-5微米的波長范圍。這張圖片代表了整個PEARLS領(lǐng)域的一部分，這個領(lǐng)域?qū)⒈痊F(xiàn)在大四倍。數(shù)以千計的星系在巨大的距離和時間范圍內(nèi)被看得非常詳細(xì)，其中許多是第一次。來自最遙遠(yuǎn)的星系的光線經(jīng)過近135億年才到達(dá)我們這里。由于這幅圖像是多次曝光的組合，一些恒星顯示出額外的衍射尖峰。這張有代表性的彩色圖像是用哈勃濾鏡F275W（紫色）、F435W（藍(lán)色）和F606W（藍(lán)色）；以及韋伯濾鏡F090W（青色）、F115W（綠色）、F150W（綠色）、F200W（綠色）、F277W（黃色）、F356W（黃色）、F410M（橙色）和F444W（紅色）制作而成。

"中深度"指的是在這張圖像中可以看到的最暗的天體，它們大約是29等（比肉眼看到的要暗10億倍），而"廣域"指的是這個計劃將覆蓋的總面積，大約是滿月面積的十二分之一。該圖像由韋伯的近紅外相機（NIRCam）拍攝的八種不同顏色的近紅外光組成，再加上哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的三種顏色的紫外線和可見光。

這張美麗的彩色圖像以前所未有的細(xì)節(jié)和精致的深度揭開了一個充滿星系的宇宙，直到最遠(yuǎn)的地方，其中許多是以前哈勃或最大的地面望遠(yuǎn)鏡所看不到的，以及我們銀河系內(nèi)的各種恒星。NIRCam的觀測結(jié)果將與韋伯的近紅外成像儀和無縫隙攝譜儀（NIRISS）獲得的光譜結(jié)合起來，使研究小組能夠搜索具有光譜發(fā)射線的暗淡物體，這可以用來更準(zhǔn)確地估計它們的距離。

創(chuàng)建這一圖像的PEARLS團隊成員分享他們在分析這一領(lǐng)域時的想法和評價：

亞利桑那州立大學(xué)（ASU）攝政教授、PEARLS首席研究員Rogier Windhorst說："二十多年來，我一直與一個大型國際科學(xué)家團隊合作，準(zhǔn)備我們的韋伯科學(xué)計劃。韋伯的圖像確實很驚人，真的超出了我最瘋狂的夢想。它們使我能夠測量閃耀到非常微弱的紅外極限的星系的數(shù)量密度以及它們產(chǎn)生的光的總量。"

"我被第一批PEARLS圖像所震驚，"美國大學(xué)的研究科學(xué)家和PEARLS共同研究者Rolf Jansen表示，"當(dāng)我選擇北黃道極附近的這個區(qū)域時，我不知道它將產(chǎn)生如此遙遠(yuǎn)的星系寶庫，而且我們將獲得有關(guān)星系組裝和成長過程的直接線索。我可以看到它們外圍的恒星流、尾巴、外殼和光環(huán)，這些都是它們構(gòu)件的遺留物。"

"韋伯的圖像遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了我們在第一次科學(xué)觀測前幾個月的模擬結(jié)果，"亞利桑那大學(xué)的研究助理Jake Summers說。"看著它們，我最驚訝的是其精湛的分辨率。有許多物體是我從未想過我們真的能夠看到的，包括遙遠(yuǎn)的橢圓星系周圍的單個球狀星團，螺旋星系內(nèi)的恒星形成結(jié)，以及背景中成千上萬的微弱星系。"

"我在恒星和星系前后測量的漫射光具有宇宙學(xué)意義，編碼了宇宙的歷史，"ASU的研究生研究助理Rosalia O'Brien說。"我感到非常幸運，現(xiàn)在就開始我的職業(yè)生涯。韋伯的數(shù)據(jù)是我們從未見過的，我對它提供的機會和挑戰(zhàn)感到非常興奮。"

"我花了很多年時間設(shè)計工具來尋找和準(zhǔn)確測量新的韋伯PEARLS圖像中所有物體的亮度，并將前景恒星從遙遠(yuǎn)的星系中分離出來，"ASU的研究科學(xué)家和PEARLS共同研究者Seth Cohen說。"該望遠(yuǎn)鏡的性能，特別是在最短的近紅外波長下已經(jīng)超出了我所有的預(yù)期，并允許進行計劃外的發(fā)現(xiàn)。"

STScI的研究天文學(xué)家Anton Koekemoer也認(rèn)為："韋伯令人驚嘆的圖像質(zhì)量確實超出了這個世界，他將PEARLS的圖像組裝成非常大的馬賽克。為了在宇宙時間的黎明時分瞥見非常罕見的星系，我們需要大面積的深度成像，而這個PEARLS場提供了這樣的條件。"

Rolf說："我希望在整個韋伯任務(wù)期間對這個區(qū)域進行監(jiān)測，以揭示那些移動的、亮度變化的或短暫爆發(fā)的物體。"Anton補充道。"這樣的監(jiān)測將使我們能夠發(fā)現(xiàn)時間可變的物體，如遙遠(yuǎn)的爆炸超新星和活動星系中黑洞周圍的明亮吸積氣體，這些物體應(yīng)該比以往任何時候都能被探測到。"

"這個獨特的領(lǐng)域被設(shè)計成每年365天都可以用韋伯觀測，所以它的時域遺產(chǎn)、覆蓋面積和達(dá)到的深度只會隨著時間的推移而變得更好，"Rogier總結(jié)道。

參與研究：

Rogier Windhorst是亞利桑那州立大學(xué)（ASU）地球與空間探索學(xué)院（SESE）的執(zhí)政者教授。他是全球六位韋伯跨學(xué)科科學(xué)家之一，也是銀河系內(nèi)化和透鏡科學(xué)主要區(qū)域（PEARLS）項目（項目編號1176，2738）的主要調(diào)查員。PEARLS團隊由分布在全球18個時區(qū)的近100名科學(xué)家組成。

Rolf Jansen是ASU/SESE的研究科學(xué)家，也是PEARLS的共同研究者。他選擇了韋伯北黃道極時域場，并領(lǐng)導(dǎo)其發(fā)展成為韋伯時域科學(xué)的新社區(qū)場，包括NIRCam觀測的設(shè)計。他也是這個彩色合成圖中使用的哈勃圖像的主要研究者。

Seth Cohen是ASU/SESE的研究科學(xué)家，也是PEARLS的共同研究者。他領(lǐng)導(dǎo)了軟件開發(fā)和測光校準(zhǔn)，并為這個領(lǐng)域生成了物體目錄。

Jake Summers是ASU/SESE的研究助理，負(fù)責(zé)處理、組織并向團隊分發(fā)PEARLS數(shù)據(jù)，包括生成初始馬賽克和彩色合成物。

Rosalia O'Brien是ASU/SESE的研究生研究助理，負(fù)責(zé)測量漫射光，并負(fù)責(zé)重新處理哈勃圖像。

Anton Koekemoer是STSCI的研究天文學(xué)家，負(fù)責(zé)天體測量對準(zhǔn)和將單個NIRCam探測器的圖像組合成最終的PEARLS馬賽克。

Aaron Robotham是西澳大利亞大學(xué)ICRAR的教授，負(fù)責(zé)NIRCam數(shù)據(jù)的探測器級后處理工作。

Christopher Willmer是亞利桑那大學(xué)Steward天文臺的一名研究天文學(xué)家。作為NIRCam團隊的成員，他幫助開發(fā)了韋伯北黃道極時域場，并構(gòu)建了相機偽影模板。