全世界最贵的望远镜——詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）终于发回了首张照片，准确地讲，JWST团队首批公布了五组太空图片，画面细节清晰，极其震撼，令人印象深刻。难怪有人说：这100亿花得值！

韦伯望远镜拍摄船底座星云局部

我们的宇宙真有这么好看？答案要让你失望了：太空并不是你想象的那么多彩，银河系里的星云也没这么豪华靓丽，事实上它们看起来很暗淡，如果不是天文学（美术）家们挖空心思地修图，恐怕绝大多数人都不会对它产生兴趣。

你理解得没错，这些美丽的图片是用电脑P出来的，为的就是吸引你的眼球。

实际上，上边那张图片合成之后是这样的：

船底座星云上色前的样子

没错，它是一张黑白的图片，包括NASA最早公开的韦伯测试图，那星空的红色也是用电脑添加上去，以表示这是一台红外线望远镜拍摄的照片。

红外线是什么？红外线是红色的吗？不，它是我们肉眼看不见的光线，人类的眼睛对波长大约380~750纳米范围内的光线敏感，这个频段内的电磁波被称为“可见光”，比这个范围波长更长的被称为红外线。所有有温度的物体都能发射红外线，但它只能用仪器探测到。

人眼可见光的范围很有限

新冠疫情期间，公共场所到处可见红外测温仪，它就是利用热的物体发出红外线波长的差异来测量温度。

不同温度的物体发出的红外光

韦伯望远镜就是一台巨大的红外线仪器，它测量的是宇宙中各种天体和气体的温度，更准确地说，科学家利用它来接收太空中所有物体发射红外电磁波的波长。韦伯望远镜上图像传感器可以对波长在600~28500纳米的红外线成像，而625~750纳米正是我们看到的红色，因此NASA团队将韦伯的测试图片P成红色并不算“乱来”。

三个太空望远镜接收不同频谱的光

然而科学家耗费巨资制造望远镜并把它们送到天上，并不是用来看风景，而是希望用它来探索宇宙的秘密：宇宙是怎么形成的？“大爆炸”是真的吗？恒星和星系将如何演化？那里都有些什么元素？什么地方有氧气、水和生命？......所有这些问题都可以从光谱里找答案。

宇宙中的各种星球会发射光，星云、星际间物质会吸收光，由于不同的原子和分子拥有不同的发射和吸收谱线，我们就可以通过这些谱线来判断遥远太空中究竟有些什么东西。

太空望远镜通过光谱探索物质组成

此前美国已经先后发射了哈勃太空望远镜和斯皮策太空望远镜，哈勃覆盖了从紫外线到一部分近红外的频段，斯皮策是一台中远红外望远镜，韦伯则填补了哈勃与斯皮策在红外区域的空缺。有朋友说韦伯是哈勃的“接替者”，其实这是一种误解。

红外线能穿透黑色塑料袋

因为波长更长，红外线可以穿过星际间稠密的分子云和尘埃，因此韦伯能看见哈勃望远镜看不见的星星，并且在对更遥远的宇宙拍摄时，韦伯的图像更清晰。

韦伯望远镜拍摄的是红外图像，从其图像传感器发出来的数据并没有人眼可见的“颜色”。光线从遥远天体出发，经过亿万公里的跋涉到达韦伯望远镜，在里边经过复杂的传输，穿过滤光片和快门，最终在传感器上形成图像。

韦伯望远镜里有复杂的滤光系统

与哈勃望远镜类似，韦伯望远镜里也有一组滤光器，每一块滤光片只允许规定波长的光穿过，其它波长的光子全部被拦截，这样在传感器上只会显示这规定波长光子的信息。

韦伯在银河系中心收集到不同恒星的光谱

如此一来，当太空望远镜“凝视”宇宙中的一个星球时，它得到的并不是这个星球的彩色图像，而是一条条由“0”和“1”组成的谱线数据，这些数据揭示了星球组成的秘密，它才是科学家们最感兴趣的东西。

科学家对光谱更感兴趣

现在让我们回到最初的问题，韦伯的彩色照片是怎么得来的呢？

以南环星云（NGC 3132）举例，韦伯望远镜的近红外相机（NIRCam）分别用F090W, F187N, F212N, F356W, F405N, F470N号滤光片对它进行了成像，这些图像分别包含了星云内部的不同光谱信息，但我们能看到的全是黑白图片。

NASA技术人员在收到这一组照片后，分别对它们进行上色，其中F470N和F405N赋红色，F356W黄色，F212N绿色，F187N青色，F090W蓝色。然后再把这些染了颜色的图片进行叠加，就P成了一张绚丽的星云图片：

南环星云“伪彩色”图像合成

请注意：韦伯望远镜的NIRCam是一部近红外相机，它原本就不能表现其它颜色，所以你看到的南环星云实际上是用几张黑白图片上色“伪造”的，这不是它本来的颜色。或者你可以说这是对其“超频”之后的伪彩色。

南环星云近红外和中红外伪彩色图像

与南环星云类似，韦伯团队首批发布的照片单从色彩上看并不具备太多科学价值，天文学家对黑白的更感兴趣。但是彩色图片好看，壮观，可以引起公众的兴趣，激发大家探索宇宙的热情。这就算是达到了目的。