一个光子在太空中传播时，会因宇宙膨胀而被拉伸。这就是为什么许多遥远的物体都在红外线中发光的原因。遗憾的是我们无法用肉眼看到这种红外光，因为人眼对可见光的波段是有限的。但詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST) 能够捕捉到这些红外光，因此它能向我们展示一些人眼或者其他望远镜看不到的星系。

图表显示了人类可以看到的电磁波谱范围，以及 JWST 可以检测到的较大的红外线部分。

但是，詹姆斯韦伯望远镜拍摄到的那些照片都是真实的吗？

詹姆斯韦伯望远镜拍摄到的著名天体——老鹰星云创生之柱

想要搞清楚这个问题我们首先得了解詹姆斯韦伯望远镜的结构与组成。

综合科学仪器模块

JWST 的核心包括收集其数据的四种科学仪器，如下图述。

JWST 的侧视图显示了仪器模块的位置，在主镜后面。

以及六个数据收集组件:

孔径掩蔽：穿孔金属板阻挡部分进入望远镜的光线，使其能够模拟干涉仪，该干涉仪结合来自多个望远镜的数据以实现比单个镜头更高的分辨率。该技术揭示了靠得很近的非常明亮的物体的更多细节，例如天空中紧挨着的两颗星星。

微型快门阵列：一个由 248,000 个小门组成的网格可以打开或关闭以测量光谱，光传播到其构成波长从单个帧中的多达 100 个点。

光谱仪：光栅或棱镜将入射光分离成光谱以显示各个波长的强度。

摄像头：JWST 拥有三台摄像头——两台捕捉近红外波长范围内的摄像头以及另一台在中红外波长范围内工作的摄像头。

积分场单元：组合的相机和光谱仪捕获图像以及每个像素的光谱，揭示光在整个视野中的变化。

日冕仪：来自明亮恒星的眩光可以遮挡行星和围绕这些恒星运行的碎片盘发出的微弱光线。日冕仪是不透明的圆圈，可以阻挡明亮的星光，让较弱的信号通过。

精细制导传感器 (FGS)/近红外成像仪和无狭缝光谱仪 (NIRISS)： FGS 是一种制导相机，有助于将望远镜指向正确的方向。它与 NIRISS 打包在一起，NIRISS 有一个照相机和一个光谱仪，可以在近红外范围内拍摄图像和光谱。

FGS 和 NIRISS 的示意图。 组件包括孔径掩蔽、光谱仪和照相机。 检测高达 5 微米的红外线。

近红外光谱仪 (NIRSpec)：这种专用光谱仪可以通过其微型快门阵列同时捕获 100 个光谱。这是第一台能够同时对这么多物体进行光谱分析的太空仪器。

NIRSpec 示意图。 组件包括微快门阵列、摄谱仪和积分场单元。 检测达 5 微米。

近红外相机 (NIRCam)：NIRCam是唯一带有日冕仪的近红外仪器，它将成为研究系外行星的关键仪器，否则它们的光线会被附近恒星的眩光淹没。它将捕获近红外波段的高分辨率图像和光谱。

中红外仪器 (MIRI)：这种组合相机和光谱仪是 JWST 唯一能够看到中红外的仪器，恒星周围的碎片盘等较冷的物体和极远的星系会发出光线。

回到本文开头的问题，这些图片是“真实的”吗？

上面说到人眼看不到红外光，所以科学家们必须将 JWST 的原始数据变成人眼可以欣赏的东西，但它的照片是“真实的”。那如果我们在那里，这真的会是我们所看到的那样吗？

哈勃中红外摄像仪拍摄到的创生之柱

答案是否定的，因为我们的眼睛不是为了看红外线而生的，而且望远镜对光的敏感度远高于我们的眼睛。 从这个意义上说，望远镜增强的视野使我们能够比我们相对有限的眼睛更真实地呈现这些宇宙物体的样子。JWST 可以使用多达 27 个滤光片拍摄图像，这些滤光片可以捕获不同范围的红外光谱。科学家们首先分离出给定图像最有用的动态范围，并缩放亮度值以解锁最多的细节。

然后，他们为每个红外滤光片分配可见光谱范围内的一种颜色——最短波长变为蓝色，较长波长变为绿色和红色。将这些加在一起后，剩下的就是任何摄影师都可能进行的正常白平衡、对比度和色彩调整。

尽管全彩色图像令人着迷，但许多激动人心的发现一次只显示一个波长，所以NIRSpec 仪器在这里通过不同的过滤器揭示了狼蛛星云的不同特征。例如，原子氢（蓝色）发出的波长来自中心恒星及其周围的气泡。介于两者之间的是分子氢（绿色）和复杂碳氢化合物（红色）的特征。数据表明，画面右下角的星团正将尘埃和气体吹向中央恒星。