12 июля 2022 года весь мир увидел первые изображения, полученные космическим телескопом Джеймса Уэбба (JWST).
Отправку JWST в космос многократно откладывали, в том числе из-за пандемии ковида. И вот после многих лет ожидания мы наконец-то можем полюбоваться самыми чёткими изображениями Вселенной, сделанными самым мощным из когда-либо существующих телескопов.
Но не стоит забывать, что JWST — это не просто гигантская и высокотехнологичная фотокамера, которая делает завораживающие снимки для удовлетворения нашего чувства прекрасного. Это мощнейший научный инструмент, который позволит ответить на вопросы о Вселенной, которые, возможно, даже ещё не приходили нам в голову.
Более того, все данные, которые собирает телескоп, смогут изучить не только его создатели, но и любой желающий.
Исследовательские группы, получившие эти снимки, объяснили, как каждое изображение иллюстрирует различные научные операции, которые JWST будет выполнять на протяжении всей своей миссии.
Deep Field
Первое изображение, Deep Field SMACS 0723, показывает массивное скопление галактик. На нём видны артефакты гравитационной линзы, в качестве которой выступает скопление. Проще говоря, своей гравитацией скопление словно гигантская линза увеличивают менее заметные галактики, расположенные на большом расстоянии за ним.
Растянутые линии на этом снимке — это искажённые изображения галактик.
Снимки показывают галактики такими, какими они появились 13 миллиардов лет назад, поясняют исследователи. Их спектры, которые содержат информацию о составе, температуре, плотности и многих других важных для понимания Вселенной характеристик, были получены с помощью спектрографа ближнего инфракрасного диапазона "Уэбба" (инструмент NIRSpec).
Любопытно, что "Уэбб" получил это изображение и спектры всего за несколько часов. Для сравнения, "Хабблу" потребовались недели, чтобы получить изображение этого же скопления галактик.
Глубина, детализация и скорость, с которой JWST получил это изображение, демонстрируют, что космическая обсерватория является достойным преемником уходящего на покой "Хаббла".
Атмосфера экзопланеты
Второе изображение состояло из спектров, полученных прибором для формирования изображений в ближнем инфракрасном диапазоне и бесщелевым спектрографом (NIRISS).
Это WASP-96b, горячий газовый гигант, расположенный на расстоянии около тысячи световых лет от нас.
"Хаббл" уже заглядывал в уникальную атмосферу этой экзопланеты, но он не мог регистрировать её спектр непрерывно: телескоп находится на орбите Земли, а это значит, что периодически наша планета затмевает обзор.
"Уэбб" же располагается далеко в космосе, в точке Лагранжа Солнце — Земля, на расстоянии около 1,5 миллиона километров от Земли. Это позволяет телескопу часами непрерывно регистрировать излучение, исходящее от WASP-96b. Что, в свою очередь, позволяет изучить состав её атмосферы в беспрецедентных деталях.
Спектрографическое изображение показывает, что в атмосфере WASP-96b присутствует значительное количество водяного пара.
Данные были получены во время транзита WASP-96b перед своим светилом. Когда свет звезды проходил через атмосферу экзопланеты, "Уэбб" охарактеризовал его с помощью спектрографов.
Это изображение наглядно демонстрирует, что "Уэбб" готов к изучению атмосфер планет как за пределами Солнечной системы, так и внутри неё.
Добавим также, что столь значительная удалённость от Земли необходима JWST по той причине, что его область работы – инфракрасные спектры. Они же тепловые спектры.
Чтобы ему не мешало тепловое излучение Земли, его отправили в точку Лагранжа, где гравитация Солнца и Земли уравновешивают друг друга и позволяют телескопу работать стабильно и без помех.
По этой же причине первое время после прибытия телескоп в буквальном смысле прохлаждался в космосе: ему было необходимо остудить всю свою аппаратуру, чтобы она не мешала измерениям фоновым излучением.
"Умирающая звезда"
Следующим было получено изображение планетарной туманности Кольцо, или Мессье 57. На снимке показано расширяющееся облако газа, окружающее умирающую звезду, которая находится примерно в двух тысячах световых лет от Земли.
Этот снимок объединяет данные от NIRCam (прибор ближнего инфракрасного диапазона) и MIRI (прибор среднего инфракрасного диапазона). В результате получилось самое детальное изображение этой легендарной туманности и звёздного остатка в её центре.
Оболочка туманности — это "сброшенное" во время взрыва звёздное вещество. Постепенно растрачивая своё топливо, звезда взрывалась несколько раз, пока не оставила после себя догорающий белый карлик.
Теперь с помощью JWST астрономы могут изучить состав как внешних слоёв газа, выброшенных раньше, так и внутренних, сброшенных в последнюю очередь.
Причём на втором изображении, сделанном MIRI, хорошо видно, что в ядре туманности находится не один, а два звёздных остатка. То есть белый карлик является частью двойной звёздной системы.
Инфракрасные галактики
Четвёртый снимок — составное изображение Квинтета Стефана, компактной группы галактик, расположенной на расстоянии 290 миллионов световых лет от Земли в созвездии Пегаса.
Изображение прекрасно иллюстрирует состав и приливные взаимодействия четырёх галактик в процессе слияния. Приливные взаимодействия определяются гравитацией объектов.
Изображение также получено с помощью спектрографа ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec) и прибора MIRI, которые уловили свет на нескольких длинах волн и предоставили невиданные ранее подробности об этой группе галактик.
Глазам исследователей открылись сверкающие скопления миллионов молодых звёзд, области звездообразования, где только что родились новые звёзды, а также "хвосты" газа, пыли и звёзд, которые образуются в результате гравитационного взаимодействия галактик.
Особенно впечатляет то, что инструмент "Уэбба" MIRI также зафиксировал огромные ударные волны (красно-золотая область, между центральной парой галактик). Это сквозь скопление пробивается излучение спиральной галактики NGC 7318B, которая также входит в Квинтет Стефана.
Рождение звёзд
На пятом и последнем изображении видна туманность Киля, одна из самых больших и ярких туманностей на небе. Эта эмиссионная туманность расположена на расстоянии около 7 600 световых лет от нас в созвездии Киль.
Опять же, эта туманность ранее наблюдалась "Хабблом". Но благодаря превосходным возможностям инфракрасных приборов "Уэбба", новое изображение фиксирует детали, которые ранее были невидимы для астрономов.
К примеру, на снимке видна центральная особенность, известная как "космическая скала", потому что она выглядит как скалистый склон горы.
На самом деле это край гигантской газовой полости, вырезанной внутри туманности интенсивным ультрафиолетовым излучением и звёздным ветром чрезвычайно массивных горячих молодых звёзд, расположенных в центре пузыря в верхней части изображения.
На этом изображении также видны ранее невидимые новорожденные звёзды. Кроме того, теперь астрономы могут подробнее исследовать газ и пыль туманности, а также взаимодействие между солнечным ветром и газовыми облаками.
О телескопе JWST
Благодаря высокому разрешению и беспрецедентной чувствительности NIRCam "Уэбба" эти изображения уже дают новое представление о том, как функционируют "звёздные ясли" и как рождаются новые звёзды.
Эти снимки — прекрасный пример того, чего можно ожидать от телескопа в ближайшие годы, когда он будет получать всё больше и больше изображений самых разных объектов Вселенной.
Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе "Наука" на медиаплатформе "Смотрим".
