Deep Field/ 深空档案 · 2026

把宇宙倒着看一遍

一台口径 6.5 米、工作在红外波段的望远镜,悬在地球外 150 万公里的 L2 点。它收集的光,有些在宇宙里走了 134 亿年 —— 抵达时,只比绝对零度高一点点。 这份档案记录它这两年真正改变教科书的东西。

拖拽旋转主镜阵列 · 悬停探查镜片编号 · 点击任意镜片直达科学章节
三维天球实测数据

三维天球:真实星表,可拖拽旋转

78 颗恒星 + 14 个深空目标,坐标取自 Hipparcos / Gaia 星表。 星点颜色由 B−V 色指数换算黑体色温生成,大小由视星等决定。 拖动旋转、滚轮缩放、点开任意天体看档案。

J2000.0 赤道坐标 打开天球 →
PRIMARY MIRROR 3D 6.5m Beryllium-Gold 18-Hex Array

先看清参照物,才谈得上看见宇宙

天文不是从「发现」开始的,是从「定标」开始的。要知道一颗星有多远、多亮、多老, 先得把天空变成一张可测量的网格 —— 赤经、赤纬、视星等、色指数。 天球页里的每一颗星,坐标都精确到小数点后四位。

坐标 / FRAME

赤道坐标系

赤经(RA)沿天赤道计量,像地球的经度;赤纬(Dec)从天赤道向两极计量,像纬度。 春分点定为 RA = 0h。这套系统跟着地球自转轴进动,所以必须标注历元 —— 本页统一使用 J2000.0。

RA 0–24h · Dec ±90°
亮度 / MAGNITUDE

视星等是对数刻度

星等每差 5 等,亮度差 100 倍。所以天狼星(−1.46)比肉眼极限星(约 +6.5) 亮了将近一千倍。这个刻度是反的 —— 数字越小越亮,这是古希腊人排下来、后人将错就错沿用的遗产。

m₁ − m₂ = −2.5 · log₁₀(b₁/b₂)
色温 / TEMPERATURE

颜色就是温度

恒星近似黑体。蓝色星(如参宿七,B−V = −0.03)表面温度超过 12,000 K; 红色星(如参宿四,B−V = +1.85)只有约 3,500 K。 通过滤镜测出不同波段的亮度差,就能直接反推温度,不需要飞过去量。

普朗克黑体辐射定律

「在望远镜造好之前,天文学家最大的工作不是看,是做尺子。没有尺子,你看到的一切都只是不可理解的东西。」

关于恒星颜色与温度的一课

为什么望远镜要飞到太空去

地球大气对红外波段几乎是不透明的 —— 水汽和二氧化碳把大部分红外信号吸收殆尽。 而宇宙膨胀会把遥远天体的光拉向长波,越是古老的信号,越落在红外。 换句话说:想看得越远,就越必须往红外走,也就越必须离开大气层。

0m
主镜口径
18 块六边形镀金铍镜拼接
0μm
短波截止
近红外观测下限
0μm
长波截止
中红外观测上限
0万km
距地距离
地日第二拉格朗日点 L2
镀金 / GOLD COATING

它不是金色的,是因为镀了金

主镜每一块镜面都镀了约 100 纳米厚的金。金在红外波段的反射率极高, 可见光下它呈现的琥珀色,是金本来的颜色,不是后期调色。

镜面材料:镀金铍 · 每块可独立微调
热控 / THERMAL

它自己必须比目标更冷

任何有温度的物体都在辐射红外。如果望远镜自身不够冷,它自己的热噪声就会淹没目标信号。 五层遮阳板把太阳辐射压到百万分之一量级,把它冷到 −233 °C 左右。

遮阳板展开后约 300 ㎡ · 网球场大小
Interactive Optics Lab · 波前传感与主动光学

亲手校准 18 块六边形镀金主镜(点击镜片或一键共相)

选中镜片 A1 · 内环
波前相位误差 14.2 nm
斯特列尔比 Strehl 0.99

刚在 L2 展开时,18 块六边形镀金铍镜各自相当于一面独立的小望远镜,同一颗校准星会在焦面上拍出 18 个杂乱的光斑。 每块镜片背后装有 7 个纳米级步进电机(6 自由度姿态 + 曲率半径微调),把镜面高度差收敛到 20 纳米以内(相当于人类发丝直径的五千分之一),18 束星光才会相干叠加成右侧那颗标志性的六角衍射星像。

去天球看真实六角衍射星芒 →

宇宙两亿九千万岁时,已经有星系在发光

大爆炸之后,宇宙经历了一段没有恒星的黑暗时代。第一批恒星何时点亮,原本只是理论推算。 韦布把答案推到了宇宙年龄不足三亿年的阶段 —— 而且那里的星系,成熟度远超模型预期。

记录 / RECORD

JADES-GS-z14-0

位于天炉座的一小片天空(天球页中标注为「JADES 天区」)。 中红外仪器 MIRI 在其中探测到清晰的 Hα 与 [O III] 发射线, 红移被确认为 z = 14.32。

宇宙年龄 ≈ 2.9 亿年
疑点 / TOO MATURE

它成熟得太快了

早期宇宙理论上缺乏重元素。但光谱中氧与氢的发射线都很清晰,说明那里已经完成过 至少一到两代恒星的生灭循环 —— 重元素只能在恒星核心合成,再靠超新星抛洒出去。

化学演化时钟被大幅前移
连带问题 / BLACK HOLES

顺带把黑洞问题捅了

多个早期星系中心已存在超大质量黑洞,而它们所在的宇宙年龄根本不足以按常规吸积路径长到那个质量。 这逼着理论去重新解释「早期快速增重」的机制。

时间不够,所以生长方式得改

「我们原本预期会看到一些刚刚点燃的小火苗,结果看到的是一整片已经烧旺了的城区。」

早期星系观测对宇宙学模型造成的落差
氢 / 氦 主导的原始大气 PRIMORDIAL 常见
气态巨行星与部分亚海王星的默认状态,成分接近太阳。
富挥发分的厚包层 VOLATILE-RICH 正在被确认
需要红外透射光谱才能分辨,是韦布的主战场。
被剥离外壳的裸岩核心 STRIPPED CORE 比例未知
靠恒星风或巨撞击剥离,观测上与小型气态行星极难区分。
Multi-Wavelength Inspector · 近红外 NIRCam 与中红外 MIRI 透视

多波段深空滤镜合成台:看红外线如何穿透星际尘埃墙

预设波段模式
三通道红外透视混合比
NGC 3372 · 船底座星云「宇宙悬崖」

可见光望远镜(如哈勃)看到的是一片完全不透光的浓黑星际气体分子云墙; 当滑动开启长波近红外与中红外通道时,致密尘埃对红外线的散射大幅降低, 深藏在分子云内部数百万年的原恒星胚胎与外向流喷流瞬间显露无遗。

从「有没有行星」到「大气里有什么」

开普勒和 TESS 证明了「行星在银河系里遍地都是」。韦布的任务不是再去数一遍数量, 而是把光谱仪对准那些正在凌星的行星,看恒星的光穿透它们大气时被吸收了哪些波长。

信号 / DETECTION

K2-18 b 的信号

一颗处于宜居带的亚海王星。NIRISS 与 NIRSpec 测到了甲烷(CH₄)和二氧化碳(CO₂), 并且几乎没有氨(NH₃)—— 这符合「富氢大气包裹着水海洋」的富氢海洋行星特征。

距地球约 124 光年 · 狮子座
假说 / HYCEAN

亚海王星的两种面孔

太阳系里没有介于地球和海王星之间的行星,但银河系里最多。 韦布正在区分两种可能性:一类是浓厚气态包层的小气体球,另一类是有液态海洋的真正富氢世界。

半径在 1.5–2.6 R⊕ 之间
系综 / TRAPPIST-1

TRAPPIST-1 逐颗体检

七颗地球大小的岩石行星挤在一颗红矮星周围。内侧的 b 和 c 已经被判定为几乎没有显著大气 —— 红矮星年轻时的强烈耀斑可能把它们吹光了。 接下来的焦点是宜居带内的 d、e、f。

红矮星系统的宜居性分水岭
方法 / METHOD

透射光谱怎么做

行星凌星时,大气层边缘的一小圈气体像滤镜一样过滤宿主星光。 不同分子吸收特定波长的光,在光谱上留下微小的下凹(通常只有几十到几百 ppm)。 韦布的稳定性足以捕捉这种量级的变暗。

ppm = 百万分之一
已确认 / CONFIRMED

已经确认的指纹

在热木星 WASP-39 b 的大气中首次确认二氧化硫(SO₂)—— 这是系外行星光化学反应的直接证据; 在多个目标中确认水(H₂O)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO₂)。

系外行星化学进入精细定性时代
克制 / SKEPTICISM

这不是「发现生命」

二甲基硫醚(DMS)曾被初步提及,但在后续分析中置信度下降,目前仍处于争议中。 科学界对「生物标志物」的判定极度谨慎 —— 哪怕特征是真的,也必须先排除所有非生物成因。

非同寻常的主张需要非同寻常的证据
Transmission Spectroscopy · 空间高精度红外透射吸收光谱

系外行星大气分子指纹库(悬停曲线读取吸收峰波长与置信度)

移动光标查看各波长凌星深度 (ppm)

从折叠发射,到改写宇宙史

344 个单点故障,任何一个卡死就是二百亿美元沉入太空。 以下是韦布走过的关键节点。

2021-12-25

阿里安 5 号升空

法属圭亚那库鲁航天中心。入轨精度极高,为后续轨道维持节省了大量推进剂, 理论寿命从最初的 10 年延长至 20 年以上。

完美起步
2022-01-08

主镜完全展开

18 块镜面与遮阳板全部按预定程序展开到位,进入长达数月的降温与微调阶段。

344 个单点故障全部清零
2022-01-24

入轨 L2

完成最终入轨机动,进入围绕地日 L2 点的晕轨道(halo orbit)。 这里重力平衡,背向地球与太阳,热环境极稳定。

距地 150 万公里
2022-07-12

第一批科学影像

SMACS 0723 深场、南环星云、史蒂芬五重奏、船底座星云「宇宙悬崖」。 全世界第一次看到红外下的宇宙细节。

正式进入科学观测阶段
2024-05

确认 JADES-GS-z14-0

打破最遥远星系纪录,红移 z = 14.32。 这一发现让宇宙学界重新审视早期星系形成的时间线与物理机制。

改写第一代恒星模型
持续中

系外行星大气普查

从热木星到超级地球,光谱数据源源不断。 每一次凌星观测,都在把「系外生命可能存在」的边界向前推一点。

20 年任务期才刚刚开始

硬参数速览

给想看具体数字的人。

主镜口径
18 块六边形铍镜拼接,总集光面积约为哈勃的 6.25 倍
6.5 m
等效焦距
三镜消像散系统(TMA),焦比 f/20
131.4 m
覆盖波长
近红外到中红外全覆盖,红移越大的天体越依赖长波段
0.6 – 28.5 μm
工作温度
被动制冷,靠遮阳板与深空背景辐射散热
≈ −233 °C
轨道位置
地日第二拉格朗日点 L2 附近的晕轨道,永远背向太阳与地球
150 万 km
遮阳板
五层聚酰亚胺薄膜,把太阳辐射强度压到百万分之一量级
≈ 300 m²
发射日期
阿里安 5 号运载,主镜与遮阳板以折叠状态升空,入轨后展开
2021-12-25
可维修性
距离过远,任何故障只能依靠软件层面的冗余与重构
无在轨维修
最远确认天体
JADES-GS-z14-0,对应宇宙年龄约 2.9 亿年
z = 14.32

文字讲不完的部分,
去天球里自己看

78 颗恒星的真实坐标、14 个观测天区的标记、按色温生成的真实星色。 拖动它,比读一百行描述都直观。

打开三维天球 →