Телескоп Джеймса Уэбба порадовал нас в первый год своей работы. В дополнение к получению самых подробных и захватывающих дух изображений знаковых небесных объектов, обсерватория направила свою инфракрасную оптику на Марс и Юпитер, получила спектры непосредственно из атмосферы планеты, заблокировала свет от звезды, чтобы выявить диск обломков вокруг нее, и многое другое. Что нас ждет дальше?
Приступаем к циклу 2
Научный институт космического телескопа (STScI) — это организация, базирующаяся в Балтиморе, штат Мэриленд (США), отвечающая за научное и оперативное управление космическими телескопами Хаббла и Джеймса Уэбба. Представители этого комитета недавно выбрали следующие миссии для второго года работы телескопа (Цикл 2). Предложения, получившие время наблюдений, были отобраны Комитетом по распределению телескопа (TAC), заседание которого состоялось в апреле 2023 года. Самые крупные предложения были также рассмотрены Исполнительным комитетом организации, который провел виртуальное заседание с 17 по 20 апреля.
Отметим, что самые крупные предложения могут получить более 75 часов наблюдений. Самые мелкие предложения получили по 15 часов, а те, которые были признаны «средними», получили от 35 до 75 часов.
Одно из этих исследований будет касаться анализа экзопланет, вращающихся вокруг маленьких красных карликов. Эти объекты, составляющие около 75% всех звезд Млечного Пути, склонны к вспышкам, что вызывает вопросы об долгосрочной способности экзопланет удерживать атмосферы. Чтобы разгадать эту загадку, доктор Шубхам Канодия из Вашингтонского института Карнеги и его команда будут иметь 132,39 часа, чтобы охарактеризовать атмосферы гигантских каменистых планет вокруг этих звезд.
Профессор Бьорн Беннеке и его команда из Института исследований экзопланет имени Троттье (iREx) при Университете Монреаля также получили время наблюдения (82 часа), чтобы однозначно идентифицировать водные миры и охарактеризовать состав их атмосфер.
Существование этих миров имеет важные последствия для теорий формирования планет. Более того, с составом, в котором преобладают летучие соединения, отличные от пары водород/гелий, они также представляют собой новый режим атмосферной химии, который до сих пор оставался неисследованным.
Древние галактики
Одной из основных задач телескопа «Джеймс Уэбб» также станет исследование эпохи реионизации, во время которой нейтральный водород проникал в межгалактическую среду, делая Вселенную прозрачной. Эта эпоха считается «последним рубежом» космологических исследований, поскольку экстремальное красное смещение и присутствие нейтрального водорода делают невозможным изучение этого периода в видимом свете.
Поэтому единственный способ обнаружить свет этого периода — наблюдать его в инфракрасном диапазоне. Недавно группа под руководством Астрономического института имени Капетина использовала данные прибора MIRI на телескопе Джеймса Уэбба, чтобы окончательно подтвердить первое обнаружение галактик, относящихся к этому периоду. Во втором цикле астрономы намерены еще больше расширить границы.
В частности, группа под руководством Хакима Атека из Парижского астрофизического института планирует наблюдать за маломассивными галактиками, эволюционировавшими через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, с целью изучения механизмов формирования галактик, таких как аккреция газа, звездообразование и последующая обратная связь, тормозящая звездообразование.
Солнечная система
Общее время наблюдений также будет посвящено изучению объектов на нашем собственном заднем дворе. Например, профессор Том Сталлард из Нортумбрийского университета получил чуть более двадцати часов для изучения верхней атмосферы Юпитера, чтобы больше узнать о потере атмосферы газовыми гигантами. Понимание того, как планеты со временем теряют свою атмосферу в космосе под воздействием звездного ветра (и других факторов), необходимо для характеристики экзопланет и понимания масштабов обитаемости во Вселенной.
Другая программа, вдохновленная обнаружением Оумуамуа и 2I/Борисова, предусматривает детальное изучение и характеристику межзвездных объектов, которые пройдут через нашу Солнечную систему в ближайшем будущем. В рамках этой программы, возглавляемой астрономом Карен Мич из Гавайского университета, будет проведено 17,4 часа с использованием прибора NIRSpec для получения спектров нескольких таких объектов.
Черные дыры и квазары
Наконец, время наблюдений телескопа «Джеймс Уэбб» будет посвящено изучению сверхмассивных черных дыр и образующихся из них активных галактических ядер (квазаров). Эти исследования позволят определить роль, которую играют эти объекты в галактической эволюции. В частности, доктор Джозеф Хора и его команда из Смитсоновской астрофизической обсерватории намерены воспользоваться преимуществами высокого углового разрешения телескопа Джеймса Вебба, чтобы охарактеризовать выбросы от Стрелец A*, сверхмассивной черной дыры в нашей галактике.
Другая группа под руководством доктора Йошики Мацуока из Университета Эхиме получила 23 часа для наблюдения за ростом этих объектов в эпоху реионизации. Эти наблюдения будут важны для датировки их первого появления, определения того, сколько времени им потребовалось, чтобы достичь миллионов солнечных масс, а также для оценки того, как они повлияли на эволюцию галактики-хозяина с течением времени.
Отметим, что это лишь несколько примеров. Исследователи отобрали множество других программ.