12 июля 2022 года во время пресс-конференции представили первые инфракрасные снимки космического телескопа имени Джеймса Уэбба (JWST). Миссия, за которой двадцать лет подготовки, перерывов и ожидания, миссия, которая обещала изучать космос по-новому и с первых же прекрасных снимков показала, что мы знаем о космосе еще меньше, чем думали.
За два года «Джеймс Уэбб» существенно расширил наши знания, позволив заглянуть в прошлое Вселенной, изучить самые ранние галактики, исследовать атмосферы далеких миров, сфотографировать планеты Солнечной системы в инфракрасном свете и увидеть сквозь пылевые завесы туманностей.
Открытия, полученные благодаря ему, обогатили наше понимание Вселенной и выдвинули новые вопросы, опровергнув при этом многие из наших предположений.
В связи со второй годовщиной запуска телескопа JWST и окончанием его второго года работы в статье представлены некоторые из самых важных с научной точки зрения изображений, полученных этим космическим наблюдателем.
Наиболее отдалённая галактика, о которой известно на данный момент.
На сегодняшний день самая далекая обнаруженная галактика называется JADES-GS-z14-0. Её обнаружили во время программы JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) с помощью телескопа «Джеймс Уэбб». В рамках этой программы собираются данные о галактиках, появившихся в первые 650 миллионов лет после Большого взрыва.
JADES-GS-z14-0 имеет красное смещение 14,32, что позволяет наблюдать её таким, какой она была при возрасте Вселенной 290 миллионов лет.
До сих пор не обнаруживали галактик с красным смещением более 14. JADES-GS-z14-0 устанавливает новый рекорд расстояния, поражая яркостью и размерами: диаметр равен 1600 световым годам, а масса в сотни миллионов раз превышает массу Солнца. Открытие заставляет задуматься о том, как галактика могла так быстро расти и стать такой яркой за такой короткий период времени.
Телескоп «Джеймс Уэбб» смог наблюдать за этими первобытными галактиками благодаря способности улавливать инфракрасный свет, который растягивается в результате расширения Вселенной. Красное смещение было измерено с помощью спектрографа ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec), что позволило точно определить критическую длину волны, известную как разрыв Лаймана-Альфа. Этот метод подтвердил красное смещение 14,32 для JADES-GS-z14-0 и 13,9 для галактики JADES-GS-z14-1.
Наблюдения «Джеймса Уэбба» смогут обнаружить ещё множество таких галактик, приблизив нас к началу космоса.
2. Удивительный галактический каталог
Благодаря высокой чувствительности в инфракрасном диапазоне и беспрецедентному разрешению «Джеймс Уэбб» внес уникальный вклад в проект PHANGS (Physics at High Angular Resolution in Nearby Galaxies).
Вклад «Уэбба» в ближнем и среднем инфракрасном диапазоне привёл к получению новых фрагментов головоломки и уникальному виду на 19 близлежащих галактик. В центре многих из них видны четкие столбчатые структуры, а в ядрах — спирали. Рукава некоторых галактик образуют четкие спирали, другие же имеют более неправильную форму. Некоторые вращаются по часовой стрелке, другие — против.
В ближнем инфракрасном свете «Уэбб» запечатлел рукава галактик и миллионы мерцающих звезд. В среднем инфракрасном диапазоне видны яркая пыль позади, вокруг и между звездами, а также еще не сформировавшиеся звезды, заключенные в шары из газа и пыли.
Вклад JWST в инфракрасный многоволновой каталог важен, потому что каждая длина волны рассказывает о красочных космических объектах по-разному: о их характеристиках, формировании и эволюции.
Самые древние найденные скопления звёзд.
Телескоп «Джеймс Уэбб» проанализировал Космическую дугу самоцветов, галактику в ранней Вселенной под названием SPT0615-JD1, которая из-за эффекта гравитационного линзирования выглядит как искаженная дуга с сильной светимостью. Галактика излучала свет, когда возраст Вселенной составлял около 460 миллионов лет, что дает уникальное представление о ранних стадиях звездообразования.
Джеймс Уэбб обнаружил пять гравитационно связанных звездных скоплений в дуге Космических самоцветов. Каждый из скоплений имеет размер около 3-4 световых лет и в тысячу раз плотнее, чем обычные молодые скопления в локальной Вселенной. Это первое открытие скоплений такого рода в молодой галактике ранней Вселенной. Благодаря гравитации их можно различить по отдельности на снимках Уэбба, что необычайно сложно.
Эти скопления излучают большую часть ультрафиолетового света галактики-хозяина и помогают нам лучше понять формирование наблюдаемых сегодня шаровых скоплений. Открытие важно, поскольку молодые звездные скопления могут быть предшественниками современных шаровых скоплений и играть ключевую роль в процессе реионизации Вселенной.
4. Крабовидная туманность
Крабовидная туманность — это остаток сверхновой звезды в нашей Галактике на расстоянии 6500 световых лет от нас. Образовалась она после сверхновой, зафиксированной в 1054 году нашей эры. Последние наблюдения телескопа «Уэбб» продемонстрировали её детальную структуру, включая излучение пульсара в центре туманности — остатка умирающей звезды, которая и породила это облако.
Данные «Уэбба» предлагают новую информацию о составе выброшенного материала, особенно железа и никеля. Это может помочь определить тип взрыва, который создал этот небесный объект. В инфракрасном диапазоне телескопа видна ясная сетка остатков сверхновой с нитями красно-оранжевого газа, в которых прослеживается дважды ионизированная сера.
5. Детали туманности Конская голова
Туманность Конская голова — объект, расположенный в 1300 световых лет от нас в созвездии Ориона. Известна волнами пыли и газа, освещаемыми близкой горячей звездой. Ее наблюдали различные телескопы, включая «Евклид» и «Хаббл». Новые изображения «Уэбба» превосходят все предыдущие по четкости и детализации.
Приборы MIRI и NIRCam телескопа «Уэбб» обнаружили сложные мелкомасштабные структуры в освещенном крае туманности и сеть полосчатых структур, содержащих частицы пыли и ионизированный газ.
Спектроскопические данные позволят продолжить исследование эволюции физических и химических характеристик туманности. Благодаря близости и структуре туманности Конская голова, она станет идеальной целью для ученых, изучающих взаимодействие излучения с межзвездной материей.
Джеймс Уэбб: прорывы через границы
За два года «Джеймс Уэбб» продемонстрировал себя революционным инструментом, способным изменить представление о Вселенной. Открытия, сделанные благодаря передовым технологиям, например 6,5-метровому первичному зеркалу и инновационным научным приборам, оказали глубокое влияние на понимание космоса. Новые исследования и вопросы открываются и продолжают открываться.
JWST всё дальше уходит от нас, преодолевая новые рубежи, чтобы разгадать тайны космоса, играя важную роль в нашем исследовании. В будущем с помощью новых обсерваторий это путешествие будет ещё больше менять наше представление о космосе и нашей роли в нём.