12 июля во вторник в 18:30 по московскому времени НАСА во время прямой трансляции объявило об официальном выпуске первых пяти цветных изображений, полученных космическим телескопом «Джеймс Уэбб». Полученные данные сопровождаются первыми реальными спектроскопическими данными, которыми научное сообщество сможет работать.
В данной статье исследуются четыре необычных изображения, представленные сегодня, а также Первое глубокое поле Уэбба, демонстрирующие Вселенную в непознанной ранее нами форме.
Экзопланета WASP-96b (спектральный анализ)
В созвездии Феникса расположена планета WASP-96 b, удалённая от нас на 1150 световых лет. В два раза меньше Юпитера по размеру, она очень горячая и совершает оборот вокруг своей звезды, подобной Солнцу, за три с половиной дня. 21 июня прибор NIRISS измерял свет WASP-96 в течение 6,4 часов, пока планета проходила через звезду. Полученные результаты таковы:
- Кривая блеска демонстрирует снижение яркости звезды в момент прохождения планеты. Это согласуется с характеристиками планеты, выявленными ранее.
- Спектр пропускания демонстрирует изменение яркости в инфракрасном диапазоне с 0,6 до 2,8 мкм. Он выявляет ранее невидимые детали атмосферы: четкую примету воды, признаки дымки и следы облаков, которых ранее не предполагалось на основе прошлых наблюдений.
Спектр пропускания получается путем сравнения света звезды, отфильтрованного через атмосферу планеты, движущейся перед звездой, с неотфильтрованным светом. Спектр WASP-96 b, полученный прибором NIRISS системы Уэбба, является самым подробным спектром атмосферы экзопланеты в ближней инфракрасной области.
Спектр позволит измерить количество водяного пара в атмосфере, предельное содержание элементов (углерода, кислорода) и оценить температуру на глубине. Полученные данные помогут сделать выводы об общем составе планеты, её происхождении, времени и месте образования.
Туманность Кольцо
Два прибора на борту «Уэбба» сфотографировали планетарную туманность NGC 3132, которая известна как Южное кольцо. Она расположена примерно в 2500 световых лет от нас и образовалась из двух звезд, обращающихся друг вокруг друга. Одна звезда умирает, выбрасывая газ и пыль, который вращается вокруг более молодой звезды. Молодая звезда меняет форму замысловатых колец туманности, создавая турбулентность.
Инфракрасные снимки «Уэбба» демонстрируют невероятные детали этой сложной системы. На снимке NIRCam (камера ближнего инфракрасного диапазона) звезды отчетливо видны. MIRI (инструмент среднего инфракрасного диапазона), впервые показал, что вторая звезда окружена пылью.
Каждая «оболочка» — это эпизод, в котором звезда меньшей массы потеряла часть своего вещества. Газовые оболочки большего размера на внешних границах изображения были выброшены ранее, а те, что ближе к звезде, — позже. Изучение этих выбросов позволяет исследователям изучить историю системы, точно измерив количество газа и пыли внутри них.
NIRCam обнаруживает крайне тонкие лучи света вокруг планетарной туманности. Свет от центральных звезд проникает сквозь отверстия в газе и пыли, подобно солнечным лучам через разрывы облака.
В приложении представлено сравнение той же туманности, запечатленной Хаббломом.
Квинтет Стефана
Телескоп Уэбб открывает галактики квинтета Стефана с новой стороны. Мозаика из почти тысячи изображений, занимающая примерно пятую часть диаметра Луны (с Земли), является самым большим изображением Уэбба на данный момент. Благодаря инфракрасному зрению и высокому пространственному разрешению, телескоп показывает ранее невидимые детали: мерцающие скопления миллионов молодых звезд и области взрывов недавно родившихся звезд, большие хвосты газа, пыли и звезд, связанные гравитационными взаимодействиями.
Информация, полученная Уэббом, меняет представление о том, как взаимодействия галактик могли влиять на их развитие в ранней Вселенной. Возможно, узкие скопления подобного рода были более распространены тогда, когда 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 больше массы Солнца. Она активно поглощает материю и излучает энергию света, эквивалентную 40 миллиардам Солнц. Телескоп Уэбба изучил активное галактическое ядро с помощью спектрографа ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec) и инструмента среднего инфракрасного диапазона (MIRI). Через пылевое покрытие, окружающее ядро, он наблюдал горячий газ возле активной черной дыры и потоки, выбрасываемые черной дырой, с ранее невиданным уровнем детализации.
Представлено сравнение изображений Квинтета Стефана, полученных с помощью телескопов Уэбба и Хаббла.
Туманность Киля
Наконец, впечатляющее трехмерное изображение туманности Киля, полученное Уэббом в инфракрасном свете, показывает невидимые ранее области рождения звезд. Изображение, названное «космическим утесом», напоминает крутой горный профиль, но на самом деле отображает край гигантской газообразной полости внутри туманности.
Ультрафиолетовое излучение молодых звезд формирует стенку туманности, постепенно размывая ее. «Пар», поднимающийся с «утеса», на самом деле горячий ионизированный газ и пыль, удаляющиеся от туманности под действием непрекращающегося излучения.
Вэб обнаруживает зарождающиеся звездообразующие регионы и отдельные звезды, недоступные для наблюдений на изображениях в видимом свете. От некоторых из этих молодых звезд исходят протозвездные струи, отчетливо видные на снимке. Более молодые источники кажутся красными точками в темной, пыльной области облака.
Объект NGC 3324, находящийся примерно в 7600 световых годах от нас, был сфотографирован с помощью камер NIRCam и MIRI. NIRCam, благодаря своему высокому разрешению и повышенной чувствительности, обнаружила сотни ранее незаметных звезд и многочисленные удаленные галактики. Камера MIRI выявила молодые звезды и их пылевые диски, из которых формируются планеты, ярко светящиеся в среднем инфракрасном диапазоне и казавшиеся розовыми и красными. Горячая пыль, углеводороды и другие химические соединения на поверхности хребтов блестели, придавая им вид зазубренных скал.
Первые снимки Уэбба просто великолепны. Представленный космос намного шире, чем можно себе представить, а исследования направляются туда, где еще никто не был. Будущие исследования имеющихся данных дадут ответы на некоторые из величайших вопросов человечества о Вселенной.
Десятилетия проектирования, строительства, испытаний и доработок привели к запуску самого крупного космического телескопа, задуманного человеком. Видимые сегодня результаты — итог проекта, где тысячи людей несли ответственность за огромный объем работы. Лучшее еще впереди.