美國宇航局的詹姆斯-韋伯太空望遠鏡拍攝到了第一批宇宙的中深度廣域圖像之一，其特點是天空中被稱為北黃道極的區域。這張圖片伴隨著12月14日發表在《天文學雜誌》上的一篇論文，它來自於”銀河系外主要區域重合和透鏡科學”（PEARLS）GTO計劃。

用韋伯的近紅外相機（NIRCam）的八個濾光片以及哈勃的高級觀測相機（ACS）和廣域相機3（WFC3）的三個濾光片對滿月所覆蓋的2%的天空進行了成像，這些濾光片共同跨越了0.25-5微米的波長范圍。這張圖片代表了整個PEARLS領域的一部分，這個領域將比現在大四倍。數以千計的星系在巨大的距離和時間範圍內被看得非常詳細，其中許多是第一次。來自最遙遠的星系的光線經過近135億年才到達我們這裡。由於這幅圖像是多次曝光的組合，一些恆星顯示出額外的衍射尖峰。這張有代表性的彩色圖像是用哈勃濾鏡F275W（紫色）、F435W（藍色）和F606W（藍色）；以及韋伯濾鏡F090W（青色）、F115W（綠色）、F150W（綠色）、F200W（綠色）、F277W（黃色）、F356W（黃色）、F410M（橙色）和F444W（紅色）製作而成。

“中深度”指的是在這張圖像中可以看到的最暗的天體，它們大約是29等（比肉眼看到的要暗10億倍），而”廣域”指的是這個計劃將覆蓋的總面積，大約是滿月面積的十二分之一。該圖像由韋伯的近紅外相機（NIRCam）拍攝的八種不同顏色的近紅外光組成，再加上哈勃太空望遠鏡的三種顏色的紫外線和可見光。

這張美麗的彩色圖像以前所未有的細節和精緻的深度揭開了一個充滿星系的宇宙，直到最遠的地方，其中許多是以前哈勃或最大的地面望遠鏡所看不到的，以及我們銀河系內的各種恆星。NIRCam的觀測結果將與韋伯的近紅外成像儀和無縫隙攝譜儀（NIRISS）獲得的光譜結合起來，使研究小組能夠搜索具有光譜發射線的暗淡物體，這可以用來更準確地估計它們的距離。

創建這一圖像的PEARLS團隊成員分享他們在分析這一領域時的想法和評價：

亞利桑那州立大學（ASU）攝政教授、PEARLS首席研究員Rogier Windhorst說：”二十多年來，我一直與一個大型國際科學家團隊合作，準備我們的韋伯科學計劃。韋伯的圖像確實很驚人，真的超出了我最瘋狂的夢想。它們使我能夠測量閃耀到非常微弱的紅外極限的星系的數量密度以及它們產生的光的總量。”

“我被第一批PEARLS圖像所震驚，”美國大學的研究科學家和PEARLS共同研究者Rolf Jansen表示，”當我選擇北黃道極附近的這個區域時，我不知道它將產生如此遙遠的星系寶庫，而且我們將獲得有關星系組裝和成長過程的直接線索。我可以看到它們外圍的恆星流、尾巴、外殼和光環，這些都是它們構件的遺留物。”

“韋伯的圖像遠遠超過了我們在第一次科學觀測前幾個月的模擬結果，”亞利桑那大學的研究助理Jake Summers說。”看著它們，我最驚訝的是其精湛的分辨率。有許多物體是我從未想過我們真的能夠看到的，包括遙遠的橢圓星系周圍的單個球狀星團，螺旋星系內的恆星形成結，以及背景中成千上萬的微弱星系。”

“我在恆星和星系前後測量的漫射光具有宇宙學意義，編碼了宇宙的歷史，”ASU的研究生研究助理Rosalia O’Brien說。”我感到非常幸運，現在就開始我的職業生涯。韋伯的數據是我們從未見過的，我對它提供的機會和挑戰感到非常興奮。”

“我花了很多年時間設計工具來尋找和準確測量新的韋伯PEARLS圖像中所有物體的亮度，並將前景恆星從遙遠的星系中分離出來，”ASU的研究科學家和PEARLS共同研究者Seth Cohen說。”該望遠鏡的性能，特別是在最短的近紅外波長下已經超出了我所有的預期，並允許進行計劃外的發現。”

STScI的研究天文學家Anton Koekemoer也認為：”韋伯令人驚嘆的圖像質量確實超出了這個世界，他將PEARLS的圖像組裝成非常大的馬賽克。為了在宇宙時間的黎明時分瞥見非常罕見的星系，我們需要大面積的深度成像，而這個PEARLS場提供了這樣的條件。”

Rolf說：”我希望在整個韋伯任務期間對這個區域進行監測，以揭示那些移動的、亮度變化的或短暫爆發的物體。”Anton補充道。”這樣的監測將使我們能夠發現時間可變的物體，如遙遠的爆炸超新星和活動星系中黑洞周圍的明亮吸積氣體，這些物體應該比以往任何時候都能被探測到。”

“這個獨特的領域被設計成每年365天都可以用韋伯觀測，所以它的時域遺產、覆蓋面積和達到的深度只會隨著時間的推移而變得更好，”Rogier總結道。

專家介紹：

Rogier Windhorst是亞利桑那州立大學（ASU）地球與空間探索學院（SESE）的執政者教授。他是全球六位韋伯跨學科科學家之一，也是銀河系內化和透鏡科學主要區域（PEARLS）項目（項目編號1176，2738）的主要調查員。PEARLS團隊由分佈在全球18個時區的近100名科學家組成。

Rolf Jansen是ASU/SESE的研究科學家，也是PEARLS的共同研究者。他選擇了韋伯北黃道極時域場，並領導其發展成為韋伯時域科學的新社區場，包括NIRCam觀測的設計。他也是這個彩色合成圖中使用的哈勃圖像的主要研究者。

Seth Cohen是ASU/SESE的研究科學家，也是PEARLS的共同研究者。他領導了軟件開發和測光校準，並為這個領域生成了物體目錄。

Jake Summers是ASU/SESE的研究助理，負責處理、組織並向團隊分發PEARLS數據，包括生成初始馬賽克和彩色合成物。

Rosalia O’Brien是ASU/SESE的研究生研究助理，負責測量漫射光，並負責重新處理哈勃圖像。

Anton Koekemoer是STSCI的研究天文學家，負責天體測量對準和將單個NIRCam探測器的圖像組合成最終的PEARLS馬賽克。

Aaron Robotham是西澳大利亞大學ICRAR的教授，負責NIRCam數據的探測器級後處理工作。

Christopher Willmer是亞利桑那大學Steward天文台的一名研究天文學家。作為NIRCam團隊的成員，他幫助開發了韋伯北黃道極時域場，並構建了相機偽影模板。