我 7 岁的儿子在涂鸦夜空中的星星时，几乎总是画成五角星。我也是这样学会画星星的。但这引出了一个问题：既然星星不是尖尖的，为什么我们在图片中要那样画它们呢？这可能是因为星星，实际上是巨大的炽热球体，在望远镜的图像中经常呈现出尖芒状。哈勃太空望远镜，于 1990 年发射，仍然会拍摄出尖芒状的星星图像。
但最近，詹姆斯·韦伯太空望远镜（这是太空中最大的光学望远镜）的首张全彩色图像显示了一个充满星星的宇宙。当它于 2022 年 7 月 11 日向公众发布时，它揭示了“一个挤满了数千个星系的星系团”，根据 NASA 的说法。但当你仔细看时，图像中的星星都有六个大的尖芒，以及从中心发出的两个更暗的水平尖芒。科学可以帮助解释这是为什么。
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是什么导致了星星的衍射尖芒？
首先，根据 NASA 的说法，这些尖芒并非真实存在；星星的衍射尖芒只不过是光线衍射的结果。星星越亮，我们就越有可能看到从其中心延伸出来的尖芒。在上图中，这六个明亮的尖芒是光线照射到 JWST 巨大的六边形镜面方式的结果。这个 21 英尺的镜面能够拍摄到如此遥远的图像，以至于我们可以研究宇宙从创世之初至今的历史。
构成巨大镜面的 18 块组件中的每一块都有助于塑造光线反射的方式。此外，韦伯的六边形镜面实际上是由一系列较小的镜面组成的——这些镜面之间有间隙，并且也能够反射光线。如果仔细观察图像，镜面之间的间隙会在尖芒中产生粗糙的光线线条。
此外，JWST 有三个支柱，每个支柱距离主镜面 24 英尺，用于支撑望远镜的副镜面。为了将光线导向望远镜，副镜面是必不可少的。它也是来自星星的光线撞击以形成图像的第二表面。
星星的尖芒：支柱的结果
与第一个六边形镜面不同，副镜面是圆形的，这也影响了光线从其上反射的方式。当来自星星的光线进入望远镜时，它必须绕过阻挡光线的支柱。JWST 的三个支柱产生了六个尖芒，因为每个支柱会产生两个以直角出现的尖芒。
相比之下，哈勃太空望远镜有四个支柱支撑其副镜面，每个支柱会产生一个与其成直角的尖芒。这就是为什么哈勃望远镜拍摄的著名图像显示的是四个尖芒而不是六个。并非所有图像都会包含如此尖锐的星星，因为当星星极其明亮时，星星的尖芒最为明显。星星越亮，尖芒就越亮。
哈勃太空望远镜于 2002 年拍摄了这张令人惊叹的微小星系 HIPASS J1131–31 的图像，NASA 将其命名为“Peekaboo Galaxy”。图像中心出现了一颗带有四个尖芒的明亮前景恒星——它并非星系的一部分。（来源：NASA/ESA/Igor Karachentsev）
NASA/ESA/Igor Karachentsev
就韦伯而言，你可能会认为它的六边形镜面（加上支柱）会产生一个有 12 个尖芒的图像。但多亏了 JWST 的巧妙设计，镜面的尖芒和支柱的尖芒完美地对齐，显示为六个尖芒。从支柱产生的唯一额外的尖芒是更暗、水平的，并且沿着星星的中心可见。
结论：我儿子涂鸦的夜空中的星星，毕竟并没有那么不准确。它们是支柱、镜面和光线衍射的结果——这是一系列复杂的光学伪影，使得夜空图像更加美丽。
