Космический телескоп имени Джеймса Уэбба — самый большой космический телескоп, когда-либо созданный человеком. Его запустили ракетой Ariane V 25 декабря 2021 года. Он направляется к точке Лагранжа L2 системы Земля-Солнце, где будет находиться как минимум десять лет.
Этот выдающийся шедевр инженерного, технологического и научного искусства позволит наблюдать за космосом с невиданной ранее точностью благодаря своему расположению и инструментам.
Он даст ответы на многие вековые вопросы человечества, осуществит новые исследования и передовые научные проекты, которые прежде считались недостижимыми. Однако ряд вопросов «Джеймс Уэбб» пока не может разрешить. За последние недели мы собрали некоторые из вопросов «Сможет ли «Джеймс Уэбб» наблюдать…?», заданных о телескопе, и многие из них были необычайно любопытными.
Большой взрыв
Благодаря диаметру зеркала в 6,5 метров Джеймс Уэбб способен собрать большое количество света, даже самого слабого от ранней Вселенной. Одна из научных целей телескопа — увидеть формирование первых звезд, галактик и черных дыр.
Это возможно потому что свет распространяется с конечной скоростью, поэтому, глядя далеко в космос, мы видим небесные тела такими, какими они были в момент излучения собираемого нами света, а не текущими. Но сможет ли «Уэбб» наблюдать именно Большой взрыв, с которого началась Вселенная?
Согласно признанной сегодня космологической теории, космос возник в результате первоначального взрыва сингулярности — очень плотной и ограниченной области пространства. В этой сингулярности сосредоточена вся начальная масса, из которой возникла Вселенная в виде энергии при высокой температуре. Начальный момент времени t=0: сингулярность «взорвалась» и расширилась во всех направлениях, породив Вселенную. По данным аппарата ЕКА Planck Surveyor, это произошло 13,7 миллиарда лет назад.
После «большого взрыва» произошла основная часть эволюции Вселенной. Плотность и температура уменьшились. Охлаждение привело к образованию первобытной материи. Первые звезды зажглись через 400 миллионов лет под действием гравитации. Так Вселенная вышла из Темного века.
«Уэбб» не сможет увидеть Большой взрыв, родивший космос.
Многое о самых ранних объектах, возникших из материи после Большого взрыва, «Уэбб» всё же может рассказать. Возможно, эти объекты сильно отличаются от того, что мы видим сейчас. Возможно, они быстро разрослись и были уничтожены, оставив без следа.
Первые несколько миллионов лет жизни Вселенной были абсолютно темными. Нет света для захвата «Уэббом». В темную эпоху, предшествовавшую образованию первых звезд, «Уэббу» нечего будет наблюдать. По крайней мере, если теория Большого взрыва, самая популярная сегодня, верна.
Чайник Рассела
Некоторые люди спрашивали, сможет ли телескоп «Джеймс Уэбб» увидеть чайник Рассела. Ответ очевиден — нет. Чайник Рассела — это метафора, психологический эксперимент, предложенный английским математиком и философом Бертраном Расселом в 1950-х годах. Она предполагает, что на орбите между Марсом и Землёй находится маленький фарфоровый чайник, который из-за своей малости не испускает излучения и слабо отражает солнечный свет, поэтому его невозможно наблюдать. В конце воображаемого эксперимента говорится, что только потому, что его нельзя увидеть или обнаружить, никто не поверит в присутствие вращающегося вокруг Солнца чайника.
Метафора Расселла демонстрирует принцип бремя доказательства лежит на верящем. Если кто-то верил в существование чайника, то обязан был бы доказать его наличие, а скептик не должен был бы сомневаться. Но может ли Уэбб найти этот чайник? Телескоп направлен в космос, поэтому вращающийся между Землей и Марсом чайник был бы слишком близко для наблюдения. Кроме того, телескоп предназначен для инфракрасного излучения, а маленький чайник не испускает его, поэтому обнаружить его было бы невозможно.
Места посадки кораблей «Аполлон»
Повторяющимся вопросом является то, может ли телескоп Джеймса Уэбба увидеть места посадки миссий «Аполлон» и знаменитый «флаг на Луне». Этот вопрос часто возникает в конспирологических кругах, где не признают высадку на Луну в 1960-х годах. Важно ещё раз подчеркнуть, что Уэбб не сможет видеть Луну, так как она находится за ним.
Чтобы телескоп функционировал, его зеркала должны быть нагреты до температуры выше -200 градусов Цельсия. Для этого телескоп защищается от излучения Солнца, Земли и Луны теплозащитным экраном. Наблюдение за Землей и Луной было бы разрушительно для него. Стоит также отметить, что несколько зондов, вращающихся вокруг спутника, уже обнаружили следы миссий «Аполлон» на лунной поверхности.
Инопланетяне
Телескоп «Уэбб» даст возможность наблюдать больше экзопланет, чем раньше. Благодаря его данным исследователи смогут определять состав планет с большей точностью и изучать наличие воды, включая жидкую. Одна из целей научного сообщества – выявление других форм жизни во Вселенной, возможно, в нашей галактике. Но это не значит, что «Уэбб» найдет инопланетян.
«Уэбб» будет искать экзопланеты в зоне обитаемости. Если жизнь появится на одной из них, телескоп сможет обнаружить ее примерно за 60 часов наблюдений, по мнению ученых. Для этого первым шагом станет обнаружение биосигнатур в атмосферах экзопланет с помощью спектроскопии. Метан и углекислый газ – соединения, которые могут указывать на наличие жизни.
Среди многообещающих кандидатов — TRAPPIST-1e. Для подтверждения важных открытий об атмосфере планеты Уэббу может понадобиться всего 5-10 транзитов, измеренных с помощью спектрографа ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec) телескопа. Но это произойдет только в том случае, если атмосферное давление его облачного слоя будет находиться в определенном диапазоне. В противном случае может потребоваться до 50 транзитов TRAPPIST-1e перед звездой, что займет более 200 часов наблюдений с помощью Уэбба!
В нашей галактике потенциальных пригодных для жизни планет может быть миллионами, но это не значит, что нас ожидает встреча с гуманоидами, живущими как мы. Исследователи ищут на других планетах характеристики, позволяющие процветать даже самой простой форме жизни, а «Уэбб» поможет найти ответы о нашем одиночестве во Вселенной.
Телескоп Хаббл
Многие спрашивали, сможет ли «Джеймс Уэбб» сфотографировать космический телескоп «Хаббл». Вопрос интересен, и НАСА наверняка придумало для самого большого и мощного телескопа из когда-либо построенных задачи более важные. Но если предположить, что кто-то всё же желает наблюдать за «Хабблом», возможно ли это? Нет.
Телескоп «Хаббл» располагается на орбите вокруг Земли на высоте около 600 километров. Для наблюдения за ним «Уэбб» должен будет развернуться, что подвергнет его зеркала воздействию солнечного тепла. Точка Лагранжа L2, где находится «Уэбб», является благоприятным местом для наблюдения за космическим пространством именно из-за своего расположения на воображаемой линии, соединяющей Солнце, Землю и точку L2. В случае развертывания «Уэбб» увидел бы лишь яркую точку, слишком маленькую для точного наблюдения.