Рівно рік тому астрономи оприлюднили перші наукові зображення, зроблені за допомогою телескопа Джеймса Вебба, що викликало ейфорію у багатьох людей.
Наступні місяці також принесли революційні фотографії неба, і кожна з них розсувала межі наших знань з астрономії, збагачуючи наші уявлення про Всесвіт.
Чи не складається у вас враження, що поступово про телескоп Габбл ми згадуємо все менше і менше, а здебільшого отримуємо нові повідомлення, пов’язані зі спостереженнями Джеймса Вебба? Це лише враження. Але факт полягає в тому, що космічний телескоп Габбла робив знімки не в найкращій роздільній здатності, а іноді відверто розмиті, тому культові знімки (туманність Кіля, Стовпи творіння, область зореутворення в Малій Магеллановій Хмарі) тепер будуть значно кращими. Адже настав час для абсолютно нових проектів, у тому числі для спостережень у глибокому космосі. Тому про роботу телескопа Джеймса Вебба можна писати нескінченно. Звичайно, це не означає, що Габбл пішов, він все ще працює відважно у космосі, але прийшов час його наступника.
Всі ми пам’ятаємо фото телескопа Джеймса Вебба в наземному приміщенні з розгорнутим сонцезахисним козирком, від ефективності якого залежить його положення на орбіті навколо точки L2. А зараз він десь у глибинах Всесвіту вивчає космос і фотографує цікаві об’єкти.
Читайте також: Телепортація з наукової точки зору та її майбутнє
Скоро з’являться нові космічні телескопи, але Вебб залишиться найкращим
Webb (офіційно JWST або космічний телескоп Джеймса Вебба) за кілька місяців отримає ще одного компаньйона на сусідній орбіті навколо L2, за 1,5 мільйона кілометрів від Землі – телескоп Евклід (Euclid) для масштабного огляду неба, який буде шукати ознаки існування темної енергії та темної матерії. Через кілька років до телескопа Евклід приєднається ще один телескоп – Nancy Grace Roman (Ненсі Грейс Роман – близнюк Габбла), який вийде на навколоземну орбіту. Однак, саме Джеймс Вебб ще довго залишатиметься найбільшим космічним телескопом, який має найкращу здатність розглядати деталі як найближчого космосу (Сонячна система), так і найдальших куточків Всесвіту.
Наприкінці цього року буде ще один особливий ювілей — 30 років роботи телескопа Габбла після “операції на оці”, тобто встановлення інструменту, який виправляє розмите зображення, створене неправильно відполірованим дзеркалом. Це було зроблено у грудні 1993 року, більш ніж через три роки після запуску цього телескопа на орбіту.
У телескопа Джеймса Вебба не було таких проблем, а продуктивність його інструментів перевершила найсміливіші очікування астрономів. Так, вченим та інженерам вистачило року, щоб пережити певні початкові моменти стресу, адже деякі елементи, пов’язані з приладом MIRI для спостережень у середньому інфрачервоному діапазоні, двічі виходили з ладу (влітку 2022 року та навесні 2023 року). Як і прилад NIRISS (зима 2023), проблеми якого були викликані космічними променями.
Тим не менш, інвестиції у Джеймс Вебб цілком окупилися. Телескоп, за офіційними даними, коштував 10 мільярдів доларів. Цю суму можна порівняти, наприклад, з 13 мільярдами доларів, які коштує будівництво найсучаснішого авіаносця у флоті США – USS Gerald R. Ford. Це не ідеальне порівняння, але воно показує, як відрізняється цінність грошей у астрономії та військовій техніці.
Читайте також:
- Спостереження за Червоною планетою: Історія марсіанських ілюзій
- Космічні пілотовані місії: чому повернення на Землю досі проблема?
Що дали 12 місяців спостережень телескопа?
Про телескоп, як він побудований, його секрети, суперечки, пов’язані з назвою, ви можете більш детально прочитати у наших попередніх текстах. Але настав час підбити підсумки року спостережень, виділити найцікавіші відкриття та показати їх вплив на астрономію.
Переваги, які Вебб дав астрономам, полягають у можливості бачити вже відомі об’єкти зі ще вищою роздільною здатністю та розгледіти те, що раніше вислизало від нашої уваги. Таким чином, астрономи отримали багато даних, які дозволять їм вдосконалити існуючі теорії або створити нові. Хоча це звучить дуже тривіально, досягнення Вебба вимагали співпраці інженерів і вчених з усього світу.
Нижче ми наведемо колекцію найцікавіших зображень з телескопа Джеймса Вебба, отриманих на даний момент за 12 місяців спостережень.
Також цікаво: Тераформування Марса: чи може Червона планета перетворитися на нову Землю?
Що досліджує Вебб? Від найближчих астероїдів до найдальшої чорної діри
Перші порівняльні спостереження показали цінність можливості бачити космос одночасно в ближньому інфрачервоному діапазоні і у середньому інфрачервоному діапазоні, де можна побачити значно холодніші, ледь помітні у видимому світлі структури. Мова йде не тільки про культові Стовпи творіння, а й про спостереження за об’єктами Сонячної системи. Телескоп Джеймса Вебба уже досліджував Юпітер і Сатурн, надав найкращі зображення пилових кілець Нептуна, а також Урана та його багатьох супутників. Як телескоп Вебба побачив Уран і його кільця, можна роздивитись на розширеному зображенні з позначеними найбільшими супутниками:
Окрім планет, телескоп Джеймса Вебба також націлився на супутники Сатурна, включаючи поверхню та хмари Титана та крижаного Енцелада, де викиди льоду, водяної пари та органічних сполук, які утворюють тор навколо планети, було видно надзвичайно добре.
Вебб також дав змогу вченим спостерігати за зіткненням зонду DART з астероїдом Діморфос минулої осені, а цього року допоміг підтвердити існування особливо рідкісної категорії комет, що походять з поясу астероїдів між Марсом і Юпітером. Найменші астероїди, які Вебб спостерігав у тому регіоні, мають діаметр близько 100 м.
Цікавим для нас було спостереження телескопа Вебба за кометою Read. Вона дуже цікава для астрономів тим, що містить у складі воду. Хоча цього не повинно б бути, враховуючи орбіту комети в поясі астероїдів, який набагато ближче до Сонця, ніж орбіти комет за Нептуном. У засобах масової інформації є візуалізації та висновки й більш вражаючі, але астрономи задоволені діаграмою, як на малюнку вище.
Астрономи також направили телескоп на позасонячні планети. У січні телескоп Вебба виявив першу таку планету, яка зовні схожа на Землю, хоча обертається навколо свого Сонця по дуже вузькій орбіті з періодом у два дні. Завдяки інфрачервоним спостереженням Джеймс Вебб зміг виміряти температуру на поверхні скелястої планети Trappist-1 b і спостерігав пиловий диск навколо молодої зірки AU Microscopii, яка зазнає динамічної еволюції після формування планети. Кожне з цих спостережень може похвалитися найкращою роздільною здатністю даних. Спектроскопи Вебба також виявили незвичайні атмосфери планет, такі як силікатна атмосфера навколо планети VHS 1256b.
Вражаюче на фото виглядає молекулярна хмара Chamaeleon I:
Що стосується зірок, то телескоп Вебба може досягати областей, в яких у майбутньому сформуються молоді зірки, наприклад молекулярної хмари Chamaeleon I, де було виявлено лід, а також численні складні органічні сполуки, що свідчать про формування планет навколо зірок, що у майбутньому може бути початком розвиненого життя. У туманності Оріона, на відстані 1350 світлових років від нас, телескоп Джеймса Вебба виявив найскладнішу сполуку, метиловий катіон, відправну точку для утворення складних форм вуглецю.
Ось як виглядає область туманності Оріона, де спектроскопи виявили найскладнішу вуглецеву частинку, відому за межами Сонячної системи. Зображення з камер NIRCam (ближній інфрачервоний) і MIRI (середній інфрачервоний):
Одночасно зі спостереженням початкових стадій утворення зірок, таких як L1527, телескоп Вебба спостерігав також за останніми стадіями життя зірок, таких як масивна і гаряча зірка Wolf-Rayet 124, яка в майбутньому стане надновою. В обох випадках були зафіксовані раніше невидимі деталі цих об’єктів.
Ви тільки подивіться на ці чудові фото, де ліворуч становлення, народження зірки, а праворуч кінцева стадія життя старої зірки:
Завдяки інструменту середнього інфрачервоного діапазону MIRI, серед багатьох чудових зображень також можна побачити залишки наднової Cassiopeia A. Хоча вони спостерігалися багато разів раніше, саме телескоп Вебба показав значно більш чіткі знімки. А це дасть змогу зрозуміти більше процесів, що призводять до вибухів наднових, адже вони утворюють матерію, подібну до тієї, з якої колись сформувалася Земля.
Подивіться, як телескоп побачив Cassiopeia A. До речі, цю туманність вдалося побачити саме за допомогою камер середнього інфрачервоного діапазону MIRI.
Сонячна система, об’єкти Чумацького Шляху є найближчою зоною спостережень телескопа Вебба. За останній рік телескоп також спостерігав й інші, набагато більш далекі галактики, як Андромеда чи Магелланові Хмари. І ті, в яких можна чітко спостерігати деталі, наприклад, смуги пилу в галактиці NGC 1433, що знаходиться на відстані 46 мільйонів світлових років, і на основі спостережень аналізувати еволюцію зоряних скупчень. І ті, що знаходяться на відстані мільярдів світлових років від нас, для яких можна спостерігати лише їх силуети та загальну композицію.
Дійсно чіткі фото дають нам змогу побачити деталі запиленої структури галактики NGC1433 у середньому інфрачервоному діапазоні. Зображення було зроблене в рамках проекту PHANGS (High Angular Resolution Physics in Nearby Galaxies).
Однак навіть в останньому випадку діапазон Вебба кращий, ніж у будь-якого інструмента, доступного нам сьогодні. Саме такий надсучасний інструмент дозволяє показати структури, яких раніше ми не бачили.
До них відносяться скупчення галактик, що виникають у ранньому Всесвіті, молоді галактики, які тільки набирають речовину від своїх перших наднових, а також найвіддаленіша й одна з перших галактик у Всесвіті (300–500 мільйонів років після Великого вибуху). Це структури, в яких інтенсивно утворюються зірки і які вже існували, коли міжгалактичні простори були заповнені ще не повністю іонізованою речовиною. Цей етап, коли Всесвіт повільно став прозорим для світла, ми спостерігаємо на знімках, зроблених телескопом Джеймса Вебба.
У спостереженні за цими найвіддаленішими об’єктами Веббу також допомагає природа, а точніше, явище лінзування. Найдосконалішим прикладом цього є зображення надскупчення Pandora (або Abell 2744), яке містить численні лінзовані галактики, коли Всесвіту було кілька сотень мільйонів років. Порівняно з телескопом Габбла, зображення глибокого космосу з понад 50 000 джерел світла можна отримати за допомогою експозиції, яка триває кілька годин, а не багато днів. Це величезне прискорення спостереження.
Телескоп Джеймса Вебба зафіксував на фотографіях надскупчення галактик Pandora. У випадку гравітаційного лінзування навіть найменше збільшення роздільної здатності має неоціненне значення для моделювання явища та оцінки фактичної відстані лінзованих галактик.
Завдяки здатності спостерігати за групами таких ранніх об’єктів, Вебб виявився здатним виявити зерна космічної структури. Вона складається зі скупчень галактик, які розташовані в просторі, розділені порожнечами (проте на практиці це не є областями без матерії). Ці дослідження проводяться в рамках проекту Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS), який дав змогу спостерігати найстарішу чорну діру, яка вже існує 570 мільйонів років після формування нашого Всесвіту.
Спостереження за далекими чорними дірами в центрах галактик проводяться за допомогою технології мікродіафрагми, товщина якої в кілька разів перевищує людську волосину, яку можна відкривати та закривати. Завдяки цьому Вебб може спостерігати спектри до 100 галактик одночасно, що значно прискорює роботу та дає астрономам величезні масиви даних, більшість із яких ще не проаналізована.
Спектри кількох галактик одночасно отримані за допомогою технології мікроапертури. Це може здатися не дуже цікавим для любителя, але астрономи могли б написати цілу книгу на основі лише однієї цієї картини.
Нижче наведено тривимірну подорож до галактики Maisie (Мейзі), яка існувала, коли Всесвіту було лише 290 мільйонів років. Вона показує різницю у відстанях до 5000 галактик у невеликій частині неба, яку спостерігає CEERS. Переміщаючись від найближчої галактики до Maisie, ми повертаємось у часі на 200 мільйонів років.
Також цікаво:
- Єврокомісія планує розмістити в космосі центр обробки даних
- Китай завершує будівництво космічної станції Tiangong
Ювілейна фотографія – регіон зореутворення Ро Змієносця (Rho Ophiuchi)
“У свою першу річницю космічний телескоп Джеймса Вебба виконав свою обіцянку відкрити Всесвіт, подарувавши людству захоплюючу скарбницю зображень і науки, яка зберігатиметься десятиліттями”, — сказала Нікола Фокс, головний науковий співробітник NASA, підсумовуючи першу річницю спостережень. І з цими словами важко не погодитися.
До свого ювілею телескоп Вебба сфотографував область зіркоутворення Ро Змієносця, одну з найяскравіших областей Чумацького Шляху. Багато зірок там тільки формуються та ховаються у хмарах пилу, які домінують в оранжево-жовтій області зображення. За винятком однієї, якій вдалося просвічувати крізь пил, решта близько 50 зірок, схожі на Сонце або менші за нього.
Ті зірки, які якимось чином народжуються, відкриваються нашим очам у той момент, коли, сяючи вперше, починають розсіювати навколишню матерію.
Це видно на зображенні у вигляді червоних і фіолетових струменів (смуг) молекулярного водню, що випромінюються у двох напрямках від розташування зірок. Завдяки телескопу Джеймса Вебба вперше у цьому регіоні було помічено таку велику кількість струменів, що перекриваються.
Туманність Ро Змієносця знаходиться на відстані 390 світлових років від нас у сузір’ї Змієносця. Спостереження за нею за допомогою аматорського обладнання вимагають фотографування з довгою витримкою, але ви можете спробувати знайти сусідню зірку з такою ж назвою, як і туманність, без камери. Її яскравість становить 4,6 зоряної величини. Це означає, що далеко від міських вогнів при хорошій видимості її можна побачити навіть неозброєним оком. А якщо не неозброєним оком, то точно в бінокль.
У складніших умовах доводиться задовольнятися спостереженнями зірки Антарес у сузір’ї Скорпіона, яка також розташована неподалік у туманності. Літо – найкращий час для спостереження за цими об’єктами в Україні, адже тоді їх видно низько над південним горизонтом.
А телескоп Джеймса Вебба продовжує свою подорож у просторах Всесвіту, вивчаючи нові зірки, скупчення, туманності. Він зможе зазирнути в минуле Всесвіту, з’ясувати, як народжуються зірки та планети, що дозволить нам краще розуміти походження своєї планети Земля.
Також цікаво: