Что успел снять за два года космический телескоп «Джеймс Уэбб»

1 января 2024 в 1704132900
BBC News Русская служба

Несмотря на то, что космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) был запущен на орбиту всего два года назад, он уже начал менять взгляды астрономов на то, как зарождалась наша вселенная. А сделанные им снимки можно смело выставлять на международные конкурсы лучших фотографий космоса, пишет «Русская служба Би-би-си».

Остатки взорвавшейся сверхновой звезды в созвездии Кассиопея. Диаметр основного кольца оставляет около 15 световых лет.

Юпитер, самая крупная планета Солнечной системы, сфотографирован телескопом в инфракрасном свете. Самые яркие его детали видны на самых больших высотах: это вершины конвективных аммиачных облаков.

Не особо напрягаясь, инфракрасная космическая обсерватория смогла заглянуть в самые глубины космоса и показать нам галактики такими, как они выглядели 13,5 млрд лет назад.

Многие из них оказались ярче, массивнее и лучше сформированными, чем это должно было быть по мнению ученых через столь незначительный промежуток времени после Большого взрыва, который произошел 13,8 млрд лет назад.

«Мы определенно знали, что увидим размытые скопления звезд, но мы также наблюдаем полностью сформировавшиеся галактики с идеальными спиральными рукавами, - рассказала в интервью Би-би-си директор Британского центра астрономических технологий профессор Джиллиан Райт. - Теоретики уже работают над тем, чтобы выяснить, как такие зрелые структуры могли получиться на столь раннем этапе формирования вселенной, и в этом смысле "Джеймс Уэбб" по-настоящему меняет научное мышление».

Эту галактику можно наблюдать в ночном небе с помощью обычного бинокля. Но, разумеется, самый мощный на сегодняшний день космический телескоп способен в мельчайших деталях изучить ее сложные спиральные рукава.

Молекулярное облако Хамелеон I удалено от Земли на 630 световых лет. В этом облаке, при температуре -260 °C, телескоп обнаружил никогда ранее не наблюдавшиеся крупицы льда.

На этой фотографии телескоп обратил свой взор к центру нашей галактики, примерно туда, где имеется сверхмассивная черная дыра. В это трудно поверить, но на этом снимке, охватывающем примерно 50 световых лет, уместилось около полумиллиона звезд. Голубой цвет дают атомы водорода в возбужденном состоянии.

Ученых удивляет не только эффективность, с которой эти ранние галактики смогли сформировать свои звезды, но и размер черных дыр, находящихся в центре этих галактик. К примеру, в центре нашего Млечного пути таится монстр, масса которого в четыре миллиарда раз превышает массу нашего Солнца.

Одна из теорий гласит, что такие чудовища образуются со временем в процессе слияния множества черных дыр размером поменьше, которые сами сформировались в результате взрывов сверхновых звезд.

«Однако предварительные данные, полученные с помощью JWST, указывают на то, что некоторые из этих ранних гигантов, возможно, полностью миновали звездную стадию, - говорит доктор Адам Карналл из Эдинбургского университета. - Ведь возможен сценарий, при котором огромные облака газа в ранней Вселенной могли в процессе взрывного коллапса сразу превращаться в черные дыры».

NGC 3256 - это результат столкновения двух галактик около 500 млн лет назад. При таких коллизиях формируются новые звезды, которые, в свою очередь, подсвечивают газ и звездную пыль вокруг себя.

Крабовидная туманность, представляющая собой остатки сверхновой, была открыта китайскими и арабскими астрономами в 1054 году. Она находится за 6500 световых лет от нас, в созвездии Тельца.

Когда под Рождество 2021 года телескоп «Джеймс Уэбб» был запущен в космос, ожидалось, что он прослужит около 10 лет. Именно на такой срок был рассчитан запас топлива, необходимый для поддержания стационарной орбиты JWST на расстоянии полутора миллионов километров от Земли.

Однако ракета-носитель Ariane смогла столь точно вывести его на расчетную орбиту, что на дополнительные маневры не пришлось тратить топливо, и теперь его хватит на 20 лет эксплуатации, если не больше.

А это означает, что астрономам не нужно спешить со своими наблюдениями, и они могут использовать долгосрочный, стратегический, так сказать, подход к работе с телескопом.

«Мы-то думали, что нам придется снимать лишь сливки, но теперь в этом нет нужды», - признается сотрудник НАСА, доктор Эрик Смит, принимающий участие в программе JWST.

Одним из видов деятельности, которому теперь наверняка будет придано ускорение, является так называемая практика создания «глубоких полей», то есть детального изучения относительно небольших участков небесной сферы, что позволяет телескопу улавливать слабый свет самых отдаленных галактик. Возможно, именно так «Джеймсу Уэббу» удастся заметить самые первые галактики и даже отдельные звезды, засиявшие во вселенной.

Планета, легко узнаваемая по кольцу, на снимке выглядит мрачновато, и все это из-за метана в ее атмосфере, который сильно поглощает инфракрасное излучение. Слева видны три луны Сатурна.

Это звезда-младенец, которой от силы 50 тысяч лет, и энергия в ней буквально бьет ключом, вырываясь с обоих полюсов и окрашивая в розовый цвет молекулярный водород. Вся эта космическая «конструкция» имеет в поперечнике 1,6 светового года.

В свое время космический телескоп «Хаббл» много дней «пялился» в одну точку в космосе, однако, по мнению доктора Эммы Кертис-Лейк из Университета Хартфордшира, в случае с «Джеймсом Уэббом» такой нужды нет, а вот многочисленные «глубокие поля» понадобятся.

«У нас уже есть фотографии, сделанные JWST с очень длительными выдержками, и мы наблюдаем множество вариаций, - говорит доктор Кертис- Лейк, - так что мы не можем сосредотачиваться на одной крошечной точке, потому что нет никаких гарантий, что мы обнаружим там что-то сверхинтересное».

В ходе Расширенного глубокого экстрагалактического исследования (JADES) «Джеймс Уэбб» обнаружил самую раннюю подтвержденную галактику JADES-GS-z13−0, которая наблюдается всего через 325 млн лет после Большого взрыва.

Звездное скопление IC 348 в Персее - это тонкие нити газа и потоки пыли между кластерами ярких звезд. Там «Джеймс Уэбб» обнаружил коричневого карлика с низкой массой, или, как еще говорят, несостоявшуюся звезду, которая на фото выглядит как объект, в три-четыре раза превышающий по массе Юпитер (что для звезды в самом деле несерьезно).

При этом доктор Массимо Стиавелли из Института исследований космоса с помощью космического телескопа в Балтиморе мечтает обнаружить первичную звезду, имеющую признаки первоначального химического состава времен Большого взрыва, который бы не был загрязнен элементами, возникшими позже.

«Нам необходимо наблюдать их в виде взрывающейся сверхновой, - говорит глава миссии "Джеймса Уэбба". - А чтобы добиться этого, нам нужно год за годом наблюдать за одними и теми же участками космоса, чтобы засечь их в момент до и сразу после взрыва. Но они очень редкие, и нам потребуется невероятное везение».

Эарендел, или Утренняя звезда, открытая еще телескопом «Хаббл», считается самой удаленной от Земли и первой из всех известных звезд.

«Джеймс Уэбб» подтвердил, что свет от звезды был выпущен через 900 млн лет после Большого взрыва и шёл до Земли 12,9 млрд лет.

Эту знаменитую туманность, где рождаются звезды, можно увидеть в ночном небе невооруженным глазом. Чтобы ее пересечь, понадобится немногим более четырех лет, при условии, что ваш космический корабль движется со скоростью света.

Снимки, сделанные космическим телескопом «Джеймс Уэбб», поражают воображение, а между тем фотография - далеко не первостепенная его задача.

Более 70% времени он тратит на спектроскопический анализ космических объектов, благодаря чему астрономы получают ключевую информацию о химическом составе, температуре, плотности и скорости исследуемых объектов.

«Вы можете считать телескоп гигантским спектрографом, который время от времени делает хорошие снимки», - шутит доктор Смит.

Это двойная звезда в созвездии Змееносца, состоящая из белого субгиганта спектрального класса В и белой звезды того же спектрального класса. Они подсвечивают газопылевое облако в звёздном скоплении, в котором являются самыми яркими звездами, и находятся на расстоянии 400 световых лет от Земли.