韦伯“睁眼”测到的第一颗恒星

詹姆斯·韦伯空间望远镜( James Webb Space Telescope ，简称 Webb )使用近红外相机( NIRCam )仪器校准天文台主镜这一耗时数月的过程的第一阶段已接近完成。来自天体的光线，反射到韦伯的次级镜上，并进入 NIRCam 的探测器。

该团队面临的挑战有两个:确认 NIRCam 已经准备好收集来自天体的光，然后在18个主镜片段的每一个中识别来自同一颗恒星的星光。结果是由18个随机组织的星光点组成的图像拼接，这是 Webb 非对齐镜面部分的产物，所有来自同一颗恒星的光都反射回韦伯的副镜并进入 NIRCam 的探测器。

这张看起来像模糊星光的简单图像，现在成为了校准和聚焦望远镜的基础，以便 Webb 今年夏天能够提供前所未有的宇宙视图。在接下来的一个月左右，研究小组将逐步调整镜面部分，直到这18张照片变成一颗恒星。

“整个韦伯团队都对拍摄图像和校准望远镜的第一步进展情况感到欣喜若狂。我们很高兴看到光线进入了 NIRCam ，”玛西娅·瑞克( Marcia Rieke )说，她是 NIRCam 仪器的首席研究员，也是亚利桑那大学的天文学会教授。

这幅拼接图像是通过将望远镜对准大熊座中一颗被称为 HD 84406 的明亮、孤立的恒星创造出来的。之所以特别选择这颗恒星，是因为它很容易识别，而且不会与其他亮度相似的恒星挤在一起，这有助于减少背景混淆。拼接图中的每个点都由捕获它的对应的主镜段标记。这些初步结果与预期和模拟结果非常吻合。

在2月2日开始的图像采集过程中，Webb 被重新指向恒星预测位置周围的156个不同位置，并使用 NIRCam 的10个探测器生成了1560张图像，总计54GB的原始数据。整个过程持续了近25个小时，但值得注意的是，在前6个小时和16次曝光中，天文台能够在每个镜面部分定位目标恒星。然后，这些图像被拼接在一起，形成一个单独的、大的拼接图像，该图像在一帧中捕捉每一个主镜部分的特征。这里展示的图片只是那个更大的图像的中心部分，这是一个超过20亿像素的巨大图像。

“最初的搜索范围涵盖了一个大约满月大小的区域，因为这些分段的点可能是散布在天空中的。”太空望远镜科学研究所( Space Telescope Science Institute )负责 Webb 的副科学家、天文学家马歇尔 · 佩林( Marshall Perrin )说，“在第一天就获得如此多的数据，需要 Webb 在地球上的所有科学操作和数据处理系统从一开始就与太空天文台顺利合作。在搜索的早期，我们发现来自所有18个区段的光线非常接近中心！这是一个对准镜子的好起点。”

图像拼接中可见的每一个独特的点，都是 Webb 的18个主镜片段所拍摄到的同一颗恒星，这是光学专家和工程师将用来校准整个望远镜的细节宝藏。这项活动确定了每个镜段部署后的校准位置，这是将整个天文台带入科学操作功能校准的关键第一步。

NIRCam 是天文台的波前传感器和关键成像仪。之所以有意选择它作为 Webb 的初始对准仪器，是因为它拥有广阔的视野和独特的能力，能够在比其他仪器更高的温度下安全地工作。它还包含定制组件，旨在专门帮助该过程。NIRCam 几乎将用于望远镜镜片的整个校准过程。然而，重要的是要注意到 NIRCam 在捕捉这些初始工程图像时的工作温度远远高于其理想温度，并且在拼接图像中可以看到视觉伪影。随着 Webb 接近理想的低温工作温度，这些伪影的影响将显著减弱。

“将 Webb 发射到太空当然是一件令人兴奋的事，尤其对于科学家和光学工程师来说，这是一个巅峰时刻，当来自恒星的光线成功地穿过系统进入探测器时，” Webb 天文台项目科学家，NASA 戈达德太空飞行中心的迈克尔麦克尔韦恩( Michael McElwain )说。

这张”自拍照”是使用 NIRCam 仪器内部的专用瞳孔成像镜头创建的，该镜头旨在拍摄主镜段的图像，而不是太空图像。此配置在科学操作期间不使用，严格用于工程和对准目的。在这种情况下，明亮的部分指向一颗明亮的恒星，而其他部分目前不在同一直线上。该图像提供了主镜与仪器对齐的早期指示。

展望未来，随着 Webb 的其他三台仪器达到预定的低温工作温度并开始收集数据，它提供的图像只会变得更清晰、更详细、更复杂。第一批科学图像预计将在今年夏天向全世界公布。虽然这是一个重要的时刻——证实 Webb 是一个功能性望远镜，但在未来的几个月里，要让天文台使用其所有四个仪器进行全面的科学操作，还有很多工作要做。