Космический телескоп Джеймса Уэбба: новая эра в астрономии

Илья Хель

Этот телескоп должен будет заменить космический телескоп Хаббла и космический телескоп Спитцера. Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST, или просто Джеймс Уэбб) будет большим инфракрасным телескопом с 6,5-метровым основным зеркалом (в 5-6 раз больше, чем у Хаббла). Значение этого сложно переоценить, поскольку Хаббл был, возможно, одним из величайших изобретений человечества, а Джеймс Уэбб заявлен в 100 раз более мощным.

Джеймс Вебб

В конце концов, этот телескоп начнет с того момента, на котором остановился телескоп Хаббла, а именно со снимков Ultra и Extreme Deep Field. Помимо спутниковых снимков Планка и WMAP (которые предоставили нам фотографии излучения космического микроволнового фона), это старейшие снимки света, которые мы сделали, самые далекие галактики. К сожалению, очень скоро они покинут спектр видимого света, перейдут через красное смещение в инфракрасный из-за расширения Вселенной.

К счастью, инструменты Джеймса Уэбба разрабатываются для работы преимущественно в инфракрасном диапазоне электромагнитного спектра, с некоторыми возможностями работы в видимом диапазоне. Он будет чувствительным к свету с длиной волны 0,6–28 микрометров. У продвинутых научных инструментов на борту телескопа будет четыре основных темы для изучения: первый свет и эпоха реионизации, собрание галактик, рождение звезд, протопланетарных и планетарных систем и происхождение жизни.

Инфографика

Первый свет

Наши лучшие догадки говорят о том, что первые звезды были в 30-300 раз (а может, и больше) массивнее нашего Солнца и в миллионы раз ярче, выгорая всего за пару миллионов лет, прежде чем взорваться в виде сверхновых.

Высокая энергия ультрафиолетового света этих первых звезд была способна расщеплять атомы водорода на электроны и протоны (или ионизировать их). Наблюдения спектров далеких квазаров говорят нам, что это происходило, когда Вселенной был почти миллиард лет. Эта эпоха называется «эпохой реионизации». Процесс, в ходе которого большая часть нейтральных атомов водорода разрушается нарастающей радиацией, дает возможность косвенно изучать первые звезды.

Мы хотим изучать этот процесс, поскольку точно не знаем, когда проходил этот период, а первые звезды оказали сильное влияние на образование поздних объектов вроде галактик. Первые источники света выступили в качестве семян позднего образования крупных объектов.

Также первые звезды могли коллапсировать в черные дыры. Поедая материю, эти черные дыры могли образовать мини-квазары. Они, в свою очередь, могли вырасти и слиться, образовав те самые массивные черные дыры, которые обнаружены в центрах ВСЕХ галактик.

Сборка галактик

Астрономы знают, что первые галактики образовались спустя порядка миллиард лет после образования Вселенной. Большинство из этих галактик были небольшими и непостоянными, но некоторые прочертили параллели к нынешним галактикам.

Несмотря на огромный клад уже собранных данных, остается множество вопросов, заслуживающих лучших ответов. Ученые наверняка не знают, как образовались галактики и что придало им их формы. Ученые не знают, как химические элементы распределились в самих галактиках и подробности того, как центральные черные дыры в галактиках влияют на родительские галактики.

Ученые также в поисках ответов на то, что происходит, когда малые и большие галактики сталкиваются и объединяются — нужны ответы, которые будут лучше текущих компьютерных моделей.

Анализируя ранние галактики и сравнивая их с более новыми, можно отследить полную эволюцию и рост системы. Наблюдения с помощью спектроскопии сотен или тысяч галактик помогут ученым понять, как образовались и выстроились элементы тяжелее водорода по мере того, как галактики прогрессировали через века.

Рождение звезд и протопланетарных систем

Благодаря космическому телескопу Кеплера (который перестал охотиться за планетами из-за неисправности), мы знаем, что большое количество звезд имеет гигантские газовые планеты, которые вокруг них вращаются. Число подтвержденных планет и кандидатов в планеты исчисляется тысячами. Учитывая многообразие необычных планетарных систем, многие вопросы в настоящее время путают ученых.

Ученые понимают, что для того, чтобы лучше понять, как собрались планеты, им нужно больше наблюдений планет вокруг молодых звезд, а также больше наблюдений оставшегося мусора вокруг звезд, который может сливаться и образовывать планеты.

Образование звезд

И здесь в игру вступает инфракрасный. Технология, которая сможет пробить пыльные, плотные покровы облаков, скрывающих ядра, в которых происходит формирование звезд. В видимом спектре их не видно и нет никакой возможности увидеть. Продвинутая система фотографирования и спектроскопии космического телескопа Джеймса Уэбба позволит нам наблюдать звезды по мере их образования в пыльных коконах. Он также будет иметь возможность делать снимки дисков вокруг звезд и изучать органические молекулы, которые способствуют развитию и распространению жизни.

Чтобы проследить истоки Земли и жизни во Вселенной, ученые должны изучить формирование и эволюцию, включая материал вокруг звезд, где формируются планеты. Ключевым вопросом остается понять, как сложились строительные кирпичики жизни на планетах. Ученые не знают, все ли планеты в планетарной системе образовались на месте или же пришли внутрь после формирования во внешних пределах системы.

Первые планеты и зарождение жизни

Ледяной и пыльный мусор нашей внешней Солнечной системы является останками тех времен, когда наша система была очень юной. Космический телескоп Джеймса Уэбба получит инфракрасные снимки гигантских планет и планетарных систем и уточнит их возраст и массы, измеряя их спектры. Уэбб также сможет измерить спектры дисков вокруг звезд, чтобы определить составляющие таких дисков, приводящие к появлению планетарных систем. Изучение этих областей в деталях может пролить свет на происхождение жизни на Земле.

Запуск проекта пока намечен на 2018 год, а вместе с ним и революция в нашем понимания космоса.

Новости партнеров
Биткоин добрался до 108 тысяч долларов на фоне слабости доллара. Что происходит?
Биткоин добрался до 108 тысяч долларов на фоне слабости доллара. Что происходит?
Как сделать хайповое фото со звездой через ChatGPT и другие нейросети
Как сделать хайповое фото со звездой через ChatGPT и другие нейросети
Telegram опять крупно обновился на Android: что и для кого появилось в мессенджере
Telegram опять крупно обновился на Android: что и для кого появилось в мессенджере