韋伯望遠鏡首映的五張影像科學解讀

韋伯為何能看到更遠的宇宙？

詹姆士．韋伯太空望遠鏡（JWST）最大的兩項優勢是：更大的鏡面與以紅外線為主的觀測波段。鏡面面積比哈伯大六倍，能收集更多微弱光線；而韋伯主力在紅外線（約600到28500奈米），這讓它能看到被宇宙膨脹拉長波長的「紅移」光。簡單比喻：可見光是近距離的彩色照片，紅外線像是戴上熱感相機，可以看見更古老、被塵埃遮蔽或溫度更低的天體。

為何停在L2？那是觀測的好位置

韋伯被放置在日地第二拉格朗日點（L2），約距地球150萬公里。L2的好處是地球、太陽與月亮都在同一側，望遠鏡可以用遮陽板一次擋住這三者，減少強烈紅外干擾，並以很少推進力穩定位置，長期觀測非常省燃料。想像把太陽和地球的光源都擋在背後，好讓望遠鏡安靜凝視遙遠的夜空。

重力透鏡：宇宙的天然放大鏡（以SMACS 0723為例）

韋伯拍下的SMACS 0723星系團展示了「重力透鏡效應」。大質量的星系團會使周遭時空彎曲，像放大鏡一樣扭曲並放大背後更遠的星系。這些被放大的弧形影像往往是正在快速形成恆星或互相合併的年輕星系，研究它們就是回看宇宙早期模樣的窗口。

多波段觀測如何揭示不同資訊（史蒂芬五重奏案例）

同一個天體在可見光與紅外線看起來會很不同。史蒂芬五重奏的影像結合近紅外與中紅外：近紅外顯示恆星分布，較清晰；中紅外顯示高溫塵埃與氣體獨有的發光，比如因高速碰撞產生的震波。韋伯還能以光譜分析星系中心放射的成分，分辨氬、氖或氫等元素，甚至測出氣體溫度與流速，像在遙遠現場做化驗。

系外行星大氣：經由凌日光譜拿到化學成分（WASP-96b）

要知道系外行星有沒有水、雲或適合生命的條件，最直接的方法是看它通過恆星時，恆星光穿過行星大氣後留下的吸收訊號。韋伯對WASP-96b的觀測取得大氣光譜，從吸收線判斷出明顯的水氣訊號，並估計大氣溫度約725°C，還可能有雲或霧。這種光譜像是行星呼吸時吐出的化學指紋。

恆星的生命循環：從誕生到死去

恆星在巨大分子雲中誕生，氣體坍縮點燃核融合；老年恆星會拋出外層氣體形成行星狀星雲，留下白矮星。韋伯觀察的南環狀星雲展示了近紅外與中紅外不同的樣貌：短波（近紅外）解析度高，看得更清楚；中紅外能穿透亮星的炙熱光芒，看到被塵埃包裹、原先被遮住的白矮星。這再次說明不同波段能揭示不同層次的真相。

星雲細節與色彩成像（Carina 與濾鏡組合）

韋伯在船底座大星雲NGC3324的影像結合多個濾鏡，寬帶濾鏡作為基礎用藍綠紅呈現結構，其他濾鏡則挑出像氫原子、氫分子或甲烷等特徵，把物理意義疊加上去。圖像不是單純美照，而是把不同物理成分用顏色對應，像科學家的圖層說明書。

不同望遠鏡的角色與比較

不是每台望遠鏡都要拍出漂亮圖片；各自有專長。TESS擅長偵測恆星亮度變化找行星，WISE用紅外看到被塵埃隱藏的結構，IXPE量測X光偏振得到磁場資訊。韋伯的強項是深紅外高解析與光譜精度，能把上面這些問題串起來。

第一批影像的意義與未來展望

韋伯的第一批照片是儀器校準完成的證明，也是科研的開端：它讓我們看到更古老、被塵埃遮蔽或結構更細緻的宇宙面貌。未來二十年，韋伯將持續以紅外光揭開星系起源、恆星與行星形成以及系外行星大氣等更多謎題。對大眾而言，這些影像既是科學資料，也是提醒我們用不同「光」去看世界，往往能看到新發現。