В 18:30 по московскому времени во вторник, 12 июля, во время прямой трансляции НАСА объявило об официальном выпуске первых пяти цветных изображений, полученных космическим телескопом «Джеймс Уэбб». Эти результаты получены после нескольких месяцев тестирования приборов и сопровождаются первыми реальными спектроскопическими данными, с которыми научное сообщество может работать в дальнейшем.
В этой статье мы рассмотрим четыре необычных изображения, показанных сегодня, плюс Первое глубокое поле Уэбба, которые показывают нам Вселенную такой, какой мы ее еще никогда не видели.
Экзопланета WASP-96b (спектральный анализ)
Расположенная в созвездии Феникса, WASP-96 b находится в 1150 световых годах от нас. Это планета размером в два раза меньше Юпитера, очень горячая и вращается вокруг своей звезды, похожей на Солнце, за три с половиной дня. 21 июня прибор Уэбба Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS) измерял свет от WASP-96 в течение 6,4 часа, пока планета проходила через звезду. Результаты таковы:
- Кривая блеска, показывающая общее ослабление света звезды во время транзита. Это подтверждает свойства планеты, которые уже были определены.
- Спектр пропускания, показывающий изменение яркости в инфракрасном диапазоне от 0,6 до 2,8 мкм. Спектр показывает ранее скрытые детали атмосферы: безошибочную подпись воды, признаки дымки и свидетельства облаков, которых, как считалось на основании предыдущих наблюдений, не существует.
Спектр пропускания получается путем сравнения отфильтрованного света звезды через атмосферу планеты, движущейся через звезду, с нефильтрованным светом. Спектр WASP-96 b, снятый прибором NIRISS системы Уэбба, является самым подробным спектром атмосферы экзопланеты в ближней инфракрасной области.
Исследователи смогут использовать спектр для измерения количества водяного пара в атмосфере, предельного содержания различных элементов, таких как углерод и кислород, и оценки температуры атмосферы на глубине. Затем они смогут использовать эту информацию, чтобы сделать выводы об общем составе планеты и о том, как, когда и где она образовалась.
Туманность Кольцо
Два прибора на борту «Уэбба» сделали снимок планетарной туманности, занесенной в каталог как NGC 3132 и известной неофициально как туманность Южное кольцо. Она находится на расстоянии около 2500 световых лет от нас и образована двумя звездами, запертыми на узкой орбите. Первая — это умирающая звезда, выбрасывающая газ и пыль, вращающаяся вокруг более молодой звезды. Последняя помогает изменить форму замысловатых колец этой туманности, создавая турбулентность.
На инфракрасных снимках «Уэбба» видны беспрецедентные детали этой сложной системы. На снимке NIRCam (камера ближнего инфракрасного диапазона) (слева) звезды хорошо видны, а MIRI (инструмент среднего инфракрасного диапазона) впервые показывает, что вторая звезда окружена пылью (снимок справа).
Каждая «оболочка» представляет собой эпизод, в котором более слабая звезда потеряла часть своей массы. Более крупные газовые оболочки в направлении внешних областей изображения были выброшены раньше, а те, что ближе к звезде, были самыми последними. Отслеживание этих выбросов позволяет исследователям изучить историю системы, точно измерив содержание газа и пыли внутри них.
Наблюдения NIRCam также показывают чрезвычайно тонкие лучи света вокруг планетарной туманности. Свет от центральных звезд выходит из мест, где есть дыры в газе и пыли, подобно солнечному свету через трещины в облаке. Ниже приведено сравнение с той же туманностью, запечатленной Хабблом.
Квинтет Стефана
Уэбб открывает галактики квинтета Стефана в совершенно новом свете. Эта огромная мозаика, созданная из почти 1 000 отдельных изображений, охватывает около одной пятой диаметра Луны (как видно с Земли) и является самым большим изображением Уэбба на сегодняшний день. Благодаря инфракрасному видению и чрезвычайно высокому пространственному разрешению, Уэбб показывает невиданные ранее детали, такие как мерцающие скопления миллионов молодых звезд и области взрывов недавно родившихся звезд, большие хвосты газа, пыли и звезд, затянутые гравитационными взаимодействиями.
Информация, полученная Уэббом, дает новое представление о том, как галактические взаимодействия могли определять эволюцию галактик в ранней Вселенной. Узкие скопления, подобные этому, возможно, были более распространены в то время, когда их перегретый, падающий материал мог служить топливом для очень энергичных черных дыр, называемых квазарами.
В галактике NGC 7319, находится активное галактическое ядро — сверхмассивная черная дыра, масса которой в 24 миллиона раз превышает массу Солнца. Она активно всасывает материю и излучает световую энергию, эквивалентную 40 миллиардам Солнц. Уэбб очень подробно изучил активное галактическое ядро с помощью спектрографа ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec) и инструмента среднего инфракрасного диапазона (MIRI). Он прошел сквозь пылевое покрывало, окружающее ядро, чтобы увидеть горячий газ вблизи активной черной дыры и рассмотреть потоки, выталкиваемые черной дырой, с невиданным ранее уровнем детализации.
Ниже приведено сравнение изображения Уэбба и изображения Хаббла квинтета Стефана.
Туманность Киля
И, наконец, впечатляющее трехмерное изображение, полученное в инфракрасном свете туманности Киля Уэббом, впервые показывает невидимые ранее области рождения звезд. Изображение, названное «космическим утесом», похоже на крутой горный профиль, хотя на самом деле на нем изображен край гигантской газообразной полости внутри туманности.
Ультрафиолетовое излучение от молодых звезд лепит стенку туманности, медленно размывая ее. «Пар», который, как кажется, поднимается с «утеса», на самом деле является горячим, ионизированным газом и пылью, которые удаляются от туманности под воздействием непрекращающегося излучения.
Уэбб обнаруживает зарождающиеся звездообразующие регионы и отдельные звезды, которые полностью скрыты на изображениях в видимом свете. Протозвездные струи, которые отчетливо видны на снимке, исходят от некоторых из этих молодых звезд. Более молодые источники выглядят как красные точки в темной, пыльной области облака.
NGC 3324, расположенная на расстоянии около 7 600 световых лет, была получена с помощью камер NIRCam и MIRI. Первая, благодаря своему резкому разрешению и беспрецедентной чувствительности, обнаруживает сотни ранее скрытых звезд и даже многочисленные фоновые галактики. В поле зрения MIRI молодые звезды и их пылевые диски, формирующиеся на планетах, ярко светятся в среднем инфракрасном диапазоне, кажутся розовыми и красными. Напротив, горячая пыль, углеводороды и другие химические соединения на поверхности хребтов блестят, придавая вид зазубренных скал.
Первые снимки Уэбба просто великолепны. Они изображают космос, который намного больше, чем мы можем себе представить, и они идут туда, куда еще никто не ходил. Будущие исследования имеющихся сейчас данных дадут ответы на некоторые из величайших вопросов человечества о Вселенной.
Все это стало возможным благодаря десятилетиям проектирования и строительства, испытаний и доработок, которые позволили запустить самый большой космический телескоп, когда-либо задуманный человеком. Результаты, которые мы видим сегодня, стали финалом проекта, в котором участвовали тысячи людей, ответственных за огромный объем работы. Однако это только начало: лучшее еще впереди.