Телескоп Джеймс Уэбб открывает новые миры и предлагает взглянуть на раннюю Вселенную по новому

Александра Витце
Обновлено 18 декабря 2022 г.
Джеймс Уэбб продолжает удивлять разнообразием данных полученных практически со всех уголков Вселенной. И по праву заслуживает возглавить список самых значимых событий уходящего года.
Снимки Джеймса Уэбба
На этом снимке Столпов Творения, области звездообразования в туманности Орла, в космос тянутся огромные столпы межзвездной пыли. Красноватые звезды видны на концах нескольких столпов, их цвет изменился из-за пыли, которая все еще окутывает их. Голубоватые звезды — это те, которые освободились от большей части окружавшей их пыли. Сцена запечатлена в 2000 парсеках от Земли в созвездии Змеи.

Благодаря новому космическому телескопу Джеймсу Уэббу (JWST), астрономам удалось обнаружить две самые далекие галактики. Наблюдения начались в июле этого года, а уже спустя пару недель ученые любовались снимками с «окраин» Вселенной. Результаты полученные телескопом, названным в честь Джеймса Уэбба, возглавлявшего НАСА с 1961 по 1968 года, были опубликованы в отчетах астрофизиков Кастеллано и Найду.

Исследователям все еще необходимо обозначить расстояния до этих галактик, анализируя спектральные свойства света, исходящего от них. Вероятно, далекие галактики были образованы спустя 350–450 миллионов лет после Большого взрыва. Наряду с другими открытиями JWST, наблюдения показывают, что галактики формировались и развивались гораздо раньше в истории Вселенной, чем до сих пор полагали астрономы.

Космический телескоп Джеймс Уэбб заснял две из самых далеких галактик

Космический телескоп Джеймс Уэбб заснял две из самых далеких галактик (оранжево-красные объекты), которые когда-либо наблюдались. Галактика справа датируется примерно 350 миллионами лет после Большого взрыва, который произошел 13,8 миллиарда лет назад. Фото: НАСА, ЕКА, CSA, Томмазо Треу (UCLA)

«Для нас было неожиданностью встретить такое множество далеких галактик. Это бросает вызов представлениям о том, как галактики формировались на ранних этапах Вселенной», — говорит Джейхан Карталтепе, астроном из Рочестерского технологического института в Нью-Йорке.

Две самые далекие ранние галактики, обнаруженные телескопом кажутся маленькими и яркими, они похожи на компактные дискообразные объекты, и при этом не выглядят беспорядочно. Их опрятность и яркость намекают, что ранние галактики развили хорошо организованные структуры из множества звезд, и вовсе не были слабыми, как полагали ранние исследования, сделанные посредством Хаббла.

«Это удивительно — теперь мы можем наблюдать огромное множество далеких галактик», — сказал на брифинге для прессы Гарт Иллингворт, астроном из Калифорнийского университета в Санта-Круз.

Гонка за рекордом

Инвестирование 10 млрд долларов в JWST, несомненно, стоило того. JWST изучает Вселенную в диапазоне инфракрасного излучения. Одной из особенностей JWST является способность обнаруживать свет от далеких галактик, растянутый до более красных длин волн в результате расширения Вселенной. Красное смещение позволяет точно определить насколько далеко находятся галактики, причем более высокие значения красного смещения указывают на более удаленные объекты. Одна из самых далеких галактик, обнаруженных JWST имеет красное смещение 10,4 или 10,6, а вторая по удаленности имеет красное смещение 12,2 или 12,4. Галактика с красным смещением около 11 была обнаружена Хабблом.

две далекие галактики с красными смещениями около 10,5 и 12,5

Используя изображения глубокого поля от JWST, исследователи точно определили две далекие галактики с красными смещениями около 10,5 и 12,5, что делает их одними из самых далеких из когда-либо наблюдаемых. Фото: НАСА, ЕКА, CSA, Томмазо Треу (UCLA)

Окончательно опубликованные красные смещения немного ниже, чем те, о которых сообщалось в более ранних препринтах. Как и многие ранние результаты от космического телескопа Джеймс Уэбб (JWST), данные подверглись дополнительному анализу после того, как управляющий телескопом научный центр в Балтиморе, штат Мэриленд, произвел калибровку оборудования.

Другие далекие галактики обнаруженные JWST все еще проходят процесс рецензирования. Некоторые могут превзойти нового рекордсмена с красным смещением 12,4. По крайней мере, один уже был подтвержден спектроскопически с красным смещением 9,76 в препринте, опубликованном 27 октября на arXiv.org.

Тем временем ученые более широко смотрят на вопросы формирования галактик. В препринте, опубликованном 10 ноября, Карталтепе и его команда, проанализировали 26 галактик с предварительным красным смещением от 9 до 16. Как выяснилось, на этих расстояниях гораздо больше ярких галактик, чем предполагалось ранее. «Несмотря на то, что JWST совсем еще молодое изобретение, уже сегодня его результаты приоткрывают тайную завесу ранней Вселенной, которая, в будущем, благодаря JWST будет окончательно раскрыта».

Как JWST произвел революцию в астрономии в 2022 году

Когда Эмма Кертис-Лейк включила на экране показ слайдов все в зале пришли в неописуемый восторг. Кто-то не удержался и воскликнул: «Это удивительно!»

Часть карликовой галактики Вольфа-Лундмарка-Мелотта (WLM), запечатленная камерой ближнего инфракрасного диапазона космического телескопа Джеймс Уэбб. Авторы и права на изображение: NASA, ESA, CSA, Kristen McQuinn. Обработка изображения: Zolt G. Levay (STScI)

Кертис-Лейк, астроном из Университета Хартфордшира, Великобритания, на днях представила вниманию ученых некоторые из первых результатов исследования далеких галактик, полученных с помощью космического телескопа Джеймс Уэбб НАСА (JWST). Сегодня для астрономов нет других тем для обсуждения, кроме Джеймс Уэбба.

Всего за несколько месяцев работы JWST предоставил потрясающие сведения о небесных телах, начиная планетами Солнечной системы и заканчивая звездами из других галактик. Жажда исследователей воспользоваться всеми возможностями JWST с каждым днем стремительно растет. В настоящее время ученые разрабатывают новые задачи для телескопа, которые ему предстоит решить в следующем году, а также борются за его финансирование и спорят о том, должны ли исследования проводимые с помощью телескопа JWST быть на 100% открыты общественности.

Запуск Джеймса Уэбба

JWST был запущен 25 декабря 2021 года. На сегодняшний день — это самая дорогая и самая сложная космическая обсерватория которую когда-либо видел мир. «Мне очень повезло, что я ученый и, что у меня есть возможность соприкоснуться с этим удивительным телескопом», — говорит Лаура Крейдберг, астроном из Астрономического института Макса Планка в Гейдельберге, Германия.

В июле 2022 года вышло множество препринтов о ранней эволюции галактик. Расширение Вселенной растянуло свет далеких галактик до инфракрасного, длины волн, которые улавливает JWST. Это позволяет телескопу наблюдать за далекими галактиками, некоторые из них настолько далеки, что выглядят такими, какими они были всего через 350–400 миллионов лет после Большого взрыва — 13,8 миллиардов лет назад.

Многие ранние галактики, обнаруженные JWST оказались ярче и разнообразнее, чем предполагали астрономы. «Похоже, что ранняя Вселенная была очень мощным создателем галактик», — говорит Стивен Финкельштейн, астроном из Техасского университета в Остине. 9 декабря стало известно о спектроскопическом подтверждении еще двух галактик, которые находятся дальше, чем когда-либо обнаруженные ранее.

Потрясающие результаты

Благодаря инфракрасному видению и высокому разрешению JWST дает потрясающие результаты по звездообразованию и эволюции. «По сравнению с тем, что показывает Хаббл — JWST просто гигант. Лучшего специалиста по деталям не придумаешь. Вселенная раскрылась перед нами во всей красе», — говорит Ламия Маула, астроном из Университета Торонто в Канаде. Благодаря возможностям телескопа она и ее коллеги обнаружили яркие «искры» вокруг галактики, получившей название «Спарклер». Искры оказались старейшими звездными скоплениями. Также они нашли сердце галактики с ужасающими черными дырами.

На этом хорошие новости не заканчиваются. Очередная волна открытий JWST связана с исследованиями атмосфер экзопланет. Беспрецедентная детализация космического телескопа позволит справиться с поставленной задачей на ура.

Когда ученые увидели первые данные JWST с экзопланеты WASP-39b, сразу же появились сигналы от некоторых соединений, в частности, от воды. «Все ответы были прямо перед нами», — говорит Мерседес Лопес-Моралес, астроном из Центра астрофизики Гарвард-Смитсоновского института в Кембридже, штат Массачусетс. Сегодня ученые замерли в ожидании информации о других планетах, вращающихся вокруг звезды TRAPPIST-1. Для JWST нет никакой проблемы, чтобы обнаружить там атмосферу, хотя для дальнейшего анализа потребуется больше времени.

К прочим заслугам, «JWST совершил свое первое открытие скалистой планеты размером с Земной шар, вращающейся вокруг ближайшей холодной звезды», — сообщает Кевин Стивенсон из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса в Лореле, штат Мэриленд.

Космический телескоп доказал свой бесценный вклад в изучение объектов в небесных окрестностях Земли. На симпозиуме астроном Джеронимо Вильянуэва из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд продемонстрировал новые изображения шестого по размеру спутника Сатурна — Энцелада. Ученые знали, что на Энцеладе есть погребенный океан, вода которого иногда выбрасывается из его ледяных трещин. JWST показал, что водяной шлейф охватывает не только Луну, но и простирается далеко за ее пределы. Ученые также не предполагали насколько хорошо JWST может отслеживать быстро движущиеся объекты — планеты Солнечной системы.

Стоит отметить, что все эти открытия — лишь малая часть того, что JWST может предложить астрономии. Ученые только-только познакомились с JWST и его способностью исследовать детали в спектрах света от астрономических объектов. В июле 2023 года начнется второй раунд работы молодого, но перспективного JWST, и уже сейчас у астрономов есть возможность подать заявку, где они, в полной мере, могут изложить собственные идеи наблюдений. «Следующий год может стать для JWST более амбициозным, ведь многие астрономы, уже примерно представляют на что способен этот зверь», — говорит Понтоппидан.

И все же, в банке с медом, нашлось немного дегтя. По словам Лопес-Моралес, отсутствие финансирования ученых, посвятивших свою жизнь JWST тормозит научные исследования. «У нас есть необходимые знания, чтобы сделать новаторские открытия, но мы слишком ограничены бюджетом», — говорит она.

Свободный доступ или коммерческая тайна?

Лопес-Моралес возглавляет комитет исследователей JWST. Он говорит, что перед астрономами сейчас поставлено множество разных задач. Среди них опросы ученых о том, должны ли все данные, полученные с помощью JWST быть в свободном доступе или же они должны быть покрыты коммерческой тайной? Если вся информация собранная JWST будет как на ладони, это, вероятно, поставит в невыгодное положение начинающих ученых и тех, у кого нет необходимых ресурсов для анализа данных полученных с помощью JWST.

Операторы JWST сейчас думают как посредством коммуникационных тарелок более эффективно транслировать на Землю данные полученные с помощью космического телескопа. Это, безусловно, снизит риски столкновения микрометеороидов и повреждения его главного зеркала.

Джеймс Уэбб впервые увидел систему из 7 планет с потенциально обитаемыми мирами (14.12.2022)

Семь планет вокруг звезды TRAPPIST-1
Звёздная система TRAPPIST-1, показанная на этом смоделированном изображении, включает в себя семь планет размером с Землю, вращающихся вокруг одной относительно холодной звезды.

Джеймс Уэбб впервые увидел долгожданный набор целей — атмосферы некоторых из семи планет размером с Землю, вращающихся вокруг звезды TRAPPIST-1, всего в 12 парсеках (39 световых лет) от Земли. Все семь находятся в обитаемой зоне своей звезды или рядом с ней, где потенциально может существовать жидкая вода, и астрономы уже считают их самой известной лабораторией для изучения того, что может сделать планеты за пределами Солнечной системы пригодными для жизни.

Читайте также: