经过望眼欲穿的等待，美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜终于发布了它的第一张太空照片，这张照片清晰地揭示了46亿光年外SMACS 0723星系团的许多细节，画面非常震撼。

韦伯望远镜第一张深场图片

宇宙是如此浩瀚，韦伯图像所展示的区域有多大呢？它相当于你伸直手臂指向星空，在指尖上放一粒细砂，细砂所覆盖的面积。图片中星系大多呈模糊的团状，一些星系的光因近处的星系重力弯曲了时空而发生扭曲，这种现象被称作“引力透镜”。当然，那些射出耀眼星芒的是恒星，它们应该处在距离我们更近的地方。

太空浩瀚

如果将韦伯望远镜的星空照片放大，你就会发现恒星的星芒如尖刺一般扎眼，它覆盖了大面积的空间，并且掩盖了背后许多星光，天文学家们称其为“噩梦雪花”。

星芒被称为“噩梦雪花”

这些星芒是如何产生的？哈勃望远镜也有这样的星芒吗？

恒星发出的光总体是均匀的，通常不会因某几个地方更亮而产生“尖刺”，星芒只在我们对其成像时因为光的折射或衍射现象才会出现。

通过哈勃2003年9月至2004年1月间拍摄的一张超深场合成图片，我们可以看出，它拍的恒星同样也有星芒，只不过“尖刺”没有韦伯那么长且锐利，并且哈勃图片显示的星芒是十字形，而非韦伯有八个尖角。

哈勃望远镜拍摄的十字星芒

摄影爱好者通常会给自己的相机装备一些“小道具”，使拍摄的照片显示出不一样的效果。用星芒镜就能让太阳、星星或者灯光散发出十字、六角或更多更明显的“星芒”。

星芒镜是在透明玻璃的表面蚀刻不同角度的条纹，当光穿过这些条纹时，就会因衍射现象形成星芒。

摄影爱好者用星芒镜拍摄星芒

没有一个天文学家喜欢星芒，它给宇宙观测带来干扰，许多人都希望除之而后快，更不可能画蛇添足地在天文望远镜的前边装这么一面星芒镜。

事实上星芒是由望远镜本身的设计缺陷造成的，无论是耗资近百亿美元的韦伯望远镜，还是花了更多钱的哈勃望远镜，它们都存在天生缺陷，这些缺陷加上物理学，是导致星芒困扰的直接原因。

我们知道当波遇到障碍物或者穿过小孔时会产生衍射现象，光本身是电磁波，因此光会产生衍射。

光波穿过缝隙时发生衍射

为了解决不同波长的光穿过透镜时折射率差异对天文学研究造成的干扰，同时也为减轻重量，空间望远镜通常采用反射式镜面。韦伯望远镜就使用了18块6边形的镜子组成一面巨大的主反射镜，光线通过主镜反射到前方副镜，再反射到主镜后方的第三面镜子和滤光镜，之后才投射到传感器上形成图像。

星光会在韦伯多个反射镜间反射

我们将上方光线衍射实验中有狭缝的板替换成镜子，就会发现从镜子反射的光因为衍射而产生了衍射干扰图案。

光的反射也会产生衍射波纹

韦伯望远镜主反射镜的18块金属镜子并非严丝合缝地拼接在一起， 它的每一块镜子都需要能独立调节角度和曲度，镜子之间彼此保持了大约4毫米的间隙，这使得从主反射镜反射回来的光都带有衍射产生的条纹，并且条纹的方向与狭缝的方向呈90°角。

光会在镜面的边缘发生衍射

你可能会问，如果消除镜子之间的缝隙，是不是就能解决星芒的干扰呢？也不行。光的衍射不仅存在于缝隙，在金属边缘也会产生明显的衍射，可以说只要有镜面就有衍射干扰问题。

韦伯主镜由6边形的金属反射镜拼成，反射镜之间呈120°角，因衍射而产生六角星芒，每个“尖刺”之间呈60°夹角。

韦伯的镜面排列产生六角星芒

细心的你一定注意到它其实还有7、8这两根“短刺”，它是由什么原因造成的呢？

为了固定韦伯望远镜巨大的副镜，设计人员给它配备了一个可折叠的支架，其中上方的那根支架与主镜投影面垂直，入射光线穿过时会被遮挡一部分，正是这些被遮挡的光线最终形成了水平方向的衍射图案。

副镜支架衍射产生水平方向星芒

太多反射镜缝隙与相互平行的锐利边缘是韦伯望远镜有更长更明亮星芒的主要原因，这是由韦伯的设计思想决定的，这个望远镜太大，需要在发射时将它折叠起来，否则无法将它送上天。但正如我们在前面所讲，衍射现象并非韦伯望远镜所独有，只要主镜有边缘，或者为了固定副反射镜而存在支架，都不可避免地在最终图像上产生尖刺一般的星芒。

哈勃太空望远镜的副镜由十字形的支架固定在遮光筒里，这个支架必须足够结实，它对光的衍射作用导致了哈勃图像上出现星芒。

哈勃望远镜副镜的十字支架产生星芒

衍射不利于天文学观测，星芒会掩盖其后方的一部分信息。科学家会通过图像处理进行部分修正，或者通过长时间重复观测某个区域，等待后边的星星显露出来（宇宙中的天体总在运动之中，望远镜自身也在轨道上运动）。除此之外，还真没有特别好的办法完全消除这些恼人的星芒。

这还真不是多烧几亿美元就能解决的问题。