Космический телескоп Джеймса Уэбба — самый большой космический телескоп, когда-либо спроектированный, построенный и отправленный в космос человеком. Он был запущен ракетой Ariane V 25 декабря 2021 года и находится на пути к точке Лагранжа L2 системы Земля-Солнце, где он будет находиться, по крайней мере, в течение следующих 10 лет.
Этот необыкновенный шедевр инженерного, технологического и научного искусства сможет наблюдать за космосом как никогда раньше, благодаря своему расположению и инструментарию. Он ответит на многие великие вопросы, которыми человек задавался на протяжении веков, позволит провести новые исследования и передовые научные проекты, на которые до сих пор можно было только надеяться. Однако есть ряд ответов, которые Уэбб пока не даст. За последние несколько недель мы собрали некоторые из вопросов «Сможет ли «Джеймс Уэбб» наблюдать…?», заданных о «Уэббе», и некоторые из них были откровенно любопытными.
Большой взрыв
Джеймс Уэбб с его зеркалом диаметром 6,5 метров сможет собрать большое количество света, даже самого слабого света ранней Вселенной. Одна из научных целей телескопа — увидеть формирование первых звезд, галактик и черных дыр. Это будет возможно, поскольку 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 такими, какими они являются сейчас. Но сможет ли «Уэбб» наблюдать именно Большой взрыв, с которого началась Вселенная?
Согласно наиболее признанной сегодня космологической теории, космос, каким мы его знаем, родился в результате первоначального взрыва сингулярности, очень плотной и ограниченной области пространства. В этой сингулярности была сосредоточена вся начальная масса, из которой впоследствии возникла сама Вселенная, в виде энергии при очень высокой температуре. Так что никакого излучения, просто плотный сгусток энергии. В начальный момент времени t=0 эта сингулярность «взорвалась» и, таким образом, расширилась во всех направлениях, породив Вселенную. Согласно данным, предоставленным исследовательским аппаратом ЕКА Planck Surveyor, это произошло 13,7 миллиарда лет назад.
В первые мгновения после этого «большого взрыва» произошла большая часть эволюции Вселенной. Плотность уменьшилась, как и температура, и это охлаждение привело к образованию первобытной материи. Первые звезды зажглись через 400 миллионов лет в результате гравитационного притяжения материи. Таким образом, Вселенная вышла из своего Темного века.
Поэтому «Уэбб» не сможет наблюдать за большим взрывом, в результате которого родился космос. Он сможет многое рассказать нам о самых первых объектах, выросших из материала после Большого взрыва, которые могут сильно отличаться от того, что мы видим сегодня. Существует также возможность того, что они быстро выросли и были уничтожены, так что их следы не были обнаружены в недавних материалах. Однако первые несколько миллионов лет жизни Вселенной были абсолютно темными. Таким образом, нет света, который можно было бы уловить, и Уэббу нечего будет наблюдать в темную эпоху, которая предшествовала образованию первых звезд. То есть, если теория Большого взрыва, наиболее широко принятая на сегодняшний день, верна, как мы знаем.
Чайник Рассела
Некоторые люди задавались вопросом, сможет ли «Джеймс Уэбб» наблюдать за чайником Рассела. Ответ очевиден — нет. Чайник Рассела — это на самом деле метафора, психологический эксперимент, введенный в 1950-х годах английским математиком и философом Бертраном Расселом. Она предполагает, что на орбите вокруг Солнца, между Марсом и Землей, находится маленький фарфоровый чайник, и что, поскольку он мал, не испускает собственного излучения и не отражает излучение Солнца (значительно), его невозможно наблюдать. В заключение воображаемого эксперимента говорится, что только потому, что его нельзя наблюдать или обнаружить, никто не поверит в присутствие чайника, вращающегося вокруг Солнца.
Метафора, введенная Расселом, служила для того, чтобы продемонстрировать, в несколько голиардной манере, принцип, согласно которому бремя доказательства не лежит на скептике. Если бы кто-то верил в существование этого чайника, то верующий должен был бы доказать его существование, а скептик не должен был бы сомневаться в его наличии. Но может ли Уэбб действительно найти этот чайник? Прежде всего, телескоп направлен в космическое пространство. Поэтому чайник, вращающийся между Землей и Марсом, был бы слишком близко для наблюдения, даже если бы он там находился. Кроме того, поскольку телескоп в основном предназначен для наблюдения в инфракрасном излучении, маленький чайник, не испускающий это излучение, было бы невозможно обнаружить.
Места посадки кораблей «Аполлон»
Еще один повторяющийся вопрос — сможет ли космический телескоп Джеймса Уэбба наблюдать места посадки миссий «Аполлон» и печально известный «флаг на Луне». Этот вопрос часто возникает в конспирологических кругах, где отрицают высадку на Луну в 1960-х годах. Чтобы ответить на этот вопрос, важно еще раз отметить, что Уэбб не сможет наблюдать Луну, так как она находится «за ним».
Для работы телескопа необходимо, чтобы его зеркала находились при температуре более -200 C°. Для этого он защищает себя от излучения Солнца, Земли, а также Луны теплозащитным экраном. «Развернуться» для наблюдения за Землей и Луной было бы самоубийством. Кроме того, следует отметить, что несколько зондов, вращающихся вокруг нашего спутника, уже наблюдали следы, оставленные миссиями «Аполлон» на лунной поверхности.
Инопланетяне
С помощью «Уэбба» можно будет наблюдать гораздо больше экзопланет, чем это было сделано до сих пор. В частности, благодаря данным, которые будет собирать телескоп, исследователи смогут более точно определить их состав и изучить наличие воды, даже в жидком состоянии. Одной из амбиций научного сообщества, безусловно, является возможность выявления других форм жизни в космосе, возможно, в нашей собственной галактике. Однако это не означает, что Уэбб «найдет инопланетян».
Поскольку «Уэбб» будет охотиться за экзопланетами в обитаемой зоне, если на одной из них есть жизнь, то, по мнению ученых, телескоп сможет обнаружить ее примерно за 60 часов наблюдений. Чтобы достичь этого, первым шагом должно стать обнаружение биосигнатур в атмосферах экзопланет, что возможно с помощью спектроскопии. К соединениям, которые могут указывать на наличие жизни, относятся метан и углекислый газ.
Одним из многообещающих кандидатов является TRAPPIST-1e. Исследователи обнаружили, что для подтверждения важных открытий об атмосфере планеты Уэбб может понадобиться всего 5-10 транзитов планеты, измеренных с помощью спектрографа ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec) телескопа. Однако это произойдет только в том случае, если атмосферное давление его облачного слоя будет находиться в определенном диапазоне. Если это не так, то может потребоваться до 50 транзитов TRAPPIST-1e перед звездой, что может занять более 200 часов наблюдений с помощью Уэбба!
Среди пригодных для жизни планет есть много потенциальных кандидатов, возможно, миллионы в нашей галактике, но это не означает, что мы должны ожидать обнаружения гуманоидных существ, живущих в условиях, похожих на наши собственные на планете Земля. Скорее, мы пытаемся найти на других планетах те же характеристики, которые позволяют формам жизни процветать здесь даже в их простейшей форме. Вот что может обнаружить «Уэбб», давая важные подсказки к большому знаку вопроса о нашем одиночестве во Вселенной.
Телескоп Хаббл
Многие также задавались вопросом, сможет ли «Джеймс Уэбб» сфотографировать космический телескоп «Хаббл». Вопрос любопытный, и наверняка НАСА придумало что-то более важное для самого большого и мощного космического телескопа из когда-либо построенных. Но если предположить, что кто-то действительно хочет наблюдать за «Хабблом», возможно ли это сделать? Нет.
Ответ аналогичен предыдущим: телескоп «Хаббл» находится на орбите вокруг Земли, на высоте около 600 км. Поэтому для того, чтобы наблюдать его, «Уэбб» должен будет «развернуться», что подвергнет его зеркала воздействию солнечного тепла. Точка Лагранжа L2, на которой он находится, на самом деле является привилегированной позицией для наблюдения за космическим пространством, именно потому, что она лежит на воображаемой линии, соединяющей Солнце, Землю и точку L2. Более того, если бы «Уэбб» смог развернуться, он увидел бы только яркую точку, слишком маленькую для точного наблюдения.