数据成就天文图像

我们被令人叹为观止的天文图像所吸引,但隐藏在它们背后的数字也同样别具魅力。人类天生会对主要感官做出反应,而视觉通常是其中最为重要的。这也是为什么每年会有数百万人前往法国巴黎的卢浮宫,只为感受《蒙娜丽莎》(Mona Lisa)传达的发自肺腑的情感力量。在天文学领域,像“创生之柱”和黑洞事件视界这样的标志性影像同样也美得令人敬畏。但我们看到的天文图像却并非源自颜料的微妙色泽,本质上它们是由数据组成的,而且只是天文学家所研究的星空数据中的一小部分。天体“视觉”图像的背后有着几乎无穷无尽的数据,正是这些数据将宇宙的奥秘展现在我们眼前。

当“深空”不再空荡

黑暗中,手握导航,在远离城市的荒野跋涉前行。终于抵达计算好的位置后,小心翼翼地将背后的“炮筒一一天文望远镜组装好,架在脚架上。”经调试,望远镜对准想要观测的对象后,就可以开始漫长的等待,直到迎来那一瞬的惊喜。这是夜幕下天文爱好者的观星之旅。而对于从事研究的天文学家,他们拥有口径动几十米的天文望远镜,但也需要先规划好观测目标,计计算出最合适的观测时间,再#预约望远镜的观察时段。

从深空到极深空

7月11日,美国航空航天局(NASA)发布了詹姆斯·韦布空间望远镜(James Webb Space Telescope,JWST)拍摄到的第一张图片一一有史以来最遥远、最清晰的天文图像。无数形状大小各异的星系如璀璨宝石般点缀在SMACS 0723(46亿年前诞生)星系团的背景上,其中一些遥远的星系团在宇宙诞生仅数亿年时就开始发光。这些光子在宇宙大爆炸后不久便开启了穿越宇宙的旅程,若想理解天文学家如何捕捉它们,我们可能得先了解深场观测(deep-field observation)的由来。

黑暗中的遥远光芒

想象你正在进入一个黑暗的山洞,周围漆黑一片。你一边小心翼翼地向前,一边感受着岩壁的位置和形状。每一步都有可能踏空落入悬崖。然后,你的眼睛开始适应了。你意识到,头顶的缝隙中漏出了一缕柔和的微弱星光。又过了一阵子,一切都变得清晰起来。山洞的大小、形状和奇特之处不再神秘。你在四处排迥时遇到的障碍不再是可怕的陷。一切都变得合情合理。