ПопулярноеРедакцияСвежее
ЛучшееОбсуждаемое

Что показали первые научные наблюдения космического телескопа им. Джеймса Уэбба?

25 декабря 2021 года со стартовой площадки Гвианского космического центра стартовала ракета Ariane 5. Носитель нёс под обтекателем очень ценный груз – космический телескоп им. Джеймса Уэбба (JWST), обещающий открыть новую эру в наблюдательной астрономии.

Инфракрасная обсерватория, оснащённая 6,5-метровым зеркалом и четырьмя научными инструментами, отправилась в путешествие ко второй точке Лагранжа системы Солнце–Земля. Спустя более чем полгода мы наконец-то можем лицезреть первые результаты её работы: они были представлены 12 июля, а посвящённое публикации данных мероприятие мы транслировали в прямом эфире.

Давайте подробнее взглянем на то, что удалось заснять новому космическому телескопу.

NGC 3324

Туманность NGC 3324, в которой протекают процессы звездообразования. Снимок получен при помощи инструмента NIRCam.
Изображение: NASA | ESA | CSA | STScI

Одним из объектов, на который обратил своё внимание JWST, стала область звездообразования NGC 3324. Она была открыта в 1826 году британским астрономом Джеймсом Данлопом и является частью туманности Киля, которая находится в одноимённом созвездии Южного неба. NGC 3324 представляет собой эмиссионную туманность, расположенную на расстоянии 7600 световых лет от Земли.    

JWST вёл наблюдения за ней при помощи двух инструментов: камеры ближнего инфракрасного диапазона NIRCam и прибора для работы в среднем инфракрасном диапазоне MIRI. Первый позволил получить великолепную чёткость изображения, а второй – увидеть молодые звёзды на самых ранних стадиях формирования. 

Наблюдения NGC 3324 позволят астрономам лучше понять как сам процесс звездообразования, так и его влияние на эволюцию гигантских газопылевых облаков. 

Квинтет Стефана

Изображение Квинтета Стефана. Верхняя галактика – NGC 7319; ниже – сливающаяся пара NGC 7318A и NGC 7318B; слева от них – NGC 7320; ниже всех – NGC 7317.
Изображение: NASA | ESA | CSA | STScI

Изображение, которое вы видите выше, состоит из почти тысячи отдельных снимков. Это Квинтет Стефана – группа из пяти близкорасположенных галактик, которую можно наблюдать в созвездии Пегаса. Она была открыта французским астрономом Эдуаром Стефаном в 1877 году.

Несмотря на название, в действительности только четыре галактики Квинтета составляют группу – NGC 7317, NGC 7318A, NGC 7318B и NGC 7319. Они расположены в 290 миллионах световых лет от Земли. Галактика NGC 7320 находится гораздо ближе к нам – расстояние до неё составляет 40 миллионов световых лет.

Наблюдения за Квинтетом проводились при помощи прибора MIRI и спектрографа ближнего инфракрасного диапазона NIRSpec. С их помощью JWST открыл в этой группе галактик ранее невиданные детали: в NGC 7320 телескоп смог разглядеть даже отдельные звёзды. Наблюдения Квинтета Стефана позволят учёным лучше изучить ход взаимодействия галактик, процессы звездообразования и роста сверхмассивных чёрных дыр. 

NGC 3132

Туманность Южное Кольцо, снятая при помощи приборов NIRCam (слева) и MIRI (справа).
Изображение: NASA | ESA | CSA | STScI

Планетарные туманности представляют собой результат эволюции звёзд: они появляются из внешних оболочек, сброшенных красными гигантами. Один такой объект располагается на расстоянии 2500 световых лет от Земли в созвездии Паруса. 

Это планетарная туманность NGC 3132, также известная как Южное кольцо. JWST пронаблюдал её при помощи инструментов MIRI и NIRCam: телескоп детально запечатлел структуру туманности, а также разглядел в её центре ранее невидимую звезду, скрытую плотным облаком пыли. Примечательно, что большинство разноцветных точек на фоне Южного кольца – это не звёзды, а далёкие галактики.

Спектр атмосферы экзопланеты

Спектр атмосферы экзопланеты WASP-96 b, на котором видно присутствие водяного пара.
Изображение: NASA | ESA | CSA | STScI

WASP-96 b является одной из более чем 5000 подтверждённых экзопланет в нашей галактике. Она находится на расстоянии 1150 световых лет от Земли у солнцеподобной звезды в созвездии Феникса и представляет собой газовый гигант примерно вполовину легче Юпитера, однако на 20% превосходящий его по диаметру. 

Но в отличие от самой большой планеты Солнечной системы, WASP-96 b расположена очень близко к своей звезде, делая один оборот вокруг неё примерно за 82 часа. Из-за этого планета очень сильно разогревается: температура в этом мире превышает 500 °C. 

Большой размер, короткий орбитальный период и толстая газовая оболочка сделала WASP-96 b идеальной мишенью для телескопа им. Джеймса Уэбба. Он наблюдал планету во время её прохода по диску материнской звезды в течение 6,4 часа. 

С помощью спектрографа ближнего инфракрасного диапазона NIRISS телескопу удалось получить спектр атмосферы планеты, который на текущий момент является наиболее детальным из существующих. В газовой оболочке WASP-96 b телескоп однозначно увидел следы водяного пара, дымки и облаков. Исследователи смогут использовать полученные данные для измерения количества водяного пара в атмосфере, оценки содержания в ней различных элементов, таких как углерод и кислород, а также оценки изменения температуры атмосферы с глубиной. Благодаря этой информации учёные смогут сделать выводы об общем составе планеты, а также о том, как, когда и где она сформировалась. 

Любопытно, что почти четверть времени первого цикла наблюдений JWST отведено на изучение экзопланет: с помощью космического телескопа будут исследованы как каменистые миры, так и более крупные планеты.

Глубины Вселенной в инфракрасном диапазоне

Это галактическое скопление SMACS 0723. Слева – изображение, полученное прибором MIRI. Справа – снимок камеры NIRCam.
Изображение: NASA | ESA | CSA | STScI

Одним из результатов первых наблюдений JWST стало самое глубокое изображение Вселенной в инфракрасном диапазоне из полученных до сих пор. На нём представлено расположенное в созвездии Летучая Рыба скопление галактик SMACS 0723, каким оно было 4,6 миллиарда лет назад, а также множество не входящих в него галактик.

Скопление работает как гравитационная линза, увеличивая те галактики, что находятся позади него, в том числе очень старые – некоторые из них появились во времена, когда Вселенной не было и миллиарда лет. Этот эффект отчётливо виден на изображении, полученным при помощи камеры NIRCam.

Прибор MIRI раскрыл иные детали. При помощи этого инструмента удалось разглядеть, какие галактики богаты космической пылью (они имеют красный цвет), а какие нет (голубоватые). Кроме того, на изображении MIRI видны зеленоватые галактики, богатые углеводородами. Исследователи смогут использовать подобные данные, чтобы лучше понять процессы формирования, роста и слияния галактик, а также звездообразования в них.

В дополнению к этой паре изображений, JWST удалось изучить свет от галактики, расположенной на расстоянии 13,1 миллиарда световых лет. Это стало возможным благодаря инструменту NIRSpec, который смог пронаблюдать 48 отдельных галактик одновременно.

Спектр далёкой галактики, полученный при помощи инструмента NIRSpec. Прибор смог зафиксировать присутствие водорода, кислорода и неона в галактике.
Изображение: NASA | ESA | CSA | STScI

Что в итоге?

Учёные, которые многие годы работали над созданием космического телескопа им. Джеймса Уэбба, оказались ошеломлены качеством полученных данных и изображений. По словам ведущего разработчика инструмента NIRISS Рене Дойон:

Я учёная и работаю в этом проекте уже 20 лет. Кажется, что мы должны были ожидать увиденного. Но нет. За последние несколько месяцев у меня несколько раз просто отвисала челюсть от того, что нам показывал этот телескоп.

Качество наблюдений дало учёным понять, что JWST готов произвести революцию в астрономии. Исследователи получат более полное представление о возможностях телескопа 14 июля, когда NASA опубликует пакет данных, собранных в процессе ввода космической обсерватории в эксплуатацию: 40 терабайт информации будут включать необработанные изображения и спектры, в том числе из первых наблюдений JWST за объектами Солнечной системы.  

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

43
Войдите, чтобы видеть ещё 5 комментариев, участвовать в обсуждении и не видеть рекламу.
Показать скрытые комментарии

Загружаем комментарии...

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Отправить Отмена
[X]
Зарегистрируйтесь на сайте, чтобы не видеть рекламу, создавать и отслеживать темы, сохранять статьи в личные закладки и участвовать в обсуждениях
Если не получается зайти отсюда, попробуйте по ссылке.