韦布望远镜生图流出～～照片中央那团明亮的光芒，是一个叫MACS J0553.4-3342的星系团。它距离我们约40亿光年，包含数百个星系，总质量相当于几百万亿个太阳。但天文学家关心的不是它本身，而是它背后更遥远的东西。这个星系团的引力极其强大，强到能把周围的时空扭曲成一个巨大的透镜。任何从它背后经过的光线，都会被这个看不见的透镜弯曲、拉伸、放大。于是，那些本该暗淡到无法观测的遥远星系，被放大了10倍、甚至100倍，变成了韦布望远镜能够捕捉的目标。照片里那些细长的弧形光斑，就是被引力透镜扭曲的背景星系。它们的真实形状可能是普通的旋涡星系或椭圆星系，但经过引力透镜的作用，被拉伸成了奇异的弧线和环。有些星系甚至出现了多个像，那是因为同一个星系的光沿不同路径到达我们眼前，形成了多个复制品。这不是巧合，而是精心设计的观测计划。韦布望远镜的VENUS项目，全称是"对新生、未探索源的广泛探索"，目标是寻找宇宙中最早的星系、黑洞和恒星。但问题在于，这些天体实在太遥远、太暗淡了。即使是韦布这样灵敏的望远镜，直接观测也很吃力。于是天文学家想到了一个办法：让宇宙自己来帮忙。他们挑选了60个质量最大的星系团，每一个都是天然的引力透镜。韦布望远镜将用10个波段的红外光，对这60个星系团进行深度成像，总覆盖面积达到0.16平方度。重要的是，这些星系团背后的宇宙，被放大了几十倍。实际探测到的宇宙体积，远超普通巡天项目。MACS J0553.4-3342只是这60个目标中的一个。从照片可以看出，这个星系团的引力透镜效应非常显著。那些被拉伸成弧形的星系，有些可能来自宇宙诞生后仅仅几亿年的时代，那时第一代星系刚刚形成，第一批恒星刚刚点燃。韦布望远镜看到的红外光，是它们发出的紫外光经过130多亿年的旅行，被宇宙膨胀拉伸成的长波辐射。这些早期星系的样子，和今天的星系很不一样。它们通常更小、更混乱，恒星形成速率极高，内部充斥着炽热的气体和年轻的大质量恒星。有些星系的中心可能已经长出了超大质量黑洞，质量可能只有太阳的几万倍到几十万倍，远小于今天星系中心那些质量高达数十亿太阳的黑洞。但它们是如何形成的，又是如何在几亿年内迅速增长的，仍然是个谜。VENUS计划希望找到答案。通过对60个星系团的系统观测，天文学家可以统计早期宇宙中不同亮度、不同质量的星系数量，绘制出宇宙早期的星系光度函数。他们还能找到那些被引力透镜放大到足以进行光谱分析的天体，测量它们的化学成分、恒星形成历史，甚至探测其中的超新星和个别恒星。有些被透镜放大的天体，可能会给天文学家意外的惊喜。比如某颗超新星恰好被放大到能够详细研究的程度，或者某个遥远星系中的星团被分辨出来。2022年，哈勃望远镜就曾通过引力透镜，在一个距离128亿光年的星系中发现了一颗单独的恒星，被命名为Earendel。韦布望远镜的红外能力更强，或许能发现更多这样的个体天体。这张照片中还有一个细节值得注意：除了那些明显的弧形星系，背景里还密密麻麻分布着无数暗淡的光点。它们有些是这个星系团的成员星系，有些则是更遥远的背景星系。韦布望远镜拍摄的每一张深空照片，都是一次对宇宙深度的探测。每增加一点曝光时间，就能看到更暗、更远的天体。VENUS计划对每个星系团的曝光时间约为20到30分钟，足以达到28星等的探测极限——这相当于在地球上看到月球表面一根蜡烛的亮度。60个星系团的数据采集将在未来几年内陆续完成。这些数据会立即向全球天文学界开放，任何人都可以使用它们进行研究。到那时，我们对宇宙早期的理解，将会发生一次飞跃。那些在宇宙诞生后最初几亿年里形成的星系和黑洞，那些主导了宇宙再电离过程的第一代恒星，那些今天星系的最原始祖先，都将逐渐浮现在我们眼前。而这一切的起点，就是宇宙自己制造的这些放大镜。引力透镜效应是爱因斯坦广义相对论预言的结果，它让我们能够看到本来看不到的东西。从某种意义上说，是宇宙在帮助我们理解它自己的历史。这或许是天文学最迷人的地方：你不需要建造更大的望远镜，只需要找对位置，利用自然的馈赠，就能看到更远的风景。～～～～～～图源：NASA/ESA/CSA/STScI/JWST Proposal 6882；后期：reddit用户ahajesam信源：太空望远镜研究所6882号观测提案
