Мы ждали этого многие годы! Новейший космический телескоп «Джеймс Уэбб» (англ. James Webb Space Telescope, JWST) приступил к научным наблюдениям! И да, первые же полноценные изображения и научные данные полностью оправдывают десятилетия ожиданий!
Содержание:
На создание «Джеймса Уэбба» ушло четверть века и 9,8 млрд долларов США, а в проекте участвует 17 стран, во главе которых стоит NASA, значительный вклад имеют также Европейское и Канадское космические агентства. Подробно о долгой истории создания, запуске и конструкции телескопа написано в нашей предыдущей статье, посвящённой «Джеймсу Уэббу». Лишь напомним, что диаметр его сегментного зеркала в шесть раз больше, чем у «Хаббла». Помимо зеркала, JWST имеет следующие научные инструменты для исследования космоса:
- камера ближнего инфракрасного диапазона (англ. Near-Infrared Camera);
- прибор для работы в среднем диапазоне инфракрасного излучения (англ. Mid-Infrared Instrument, MIRI);
- спектрограф ближнего инфракрасного диапазона (англ. Near-Infrared Spectrograph, NIRSpec);
- датчик точного наведения (англ. Fine Guidance Sensor, FGS);
- устройство формирования изображения в ближнем инфракрасном диапазоне и бесщелевой спектрограф (англ. Near InfraRed Imager and Slitless Spectrograph, NIRISS).
Космический телескоп, который по праву сейчас зовётся «новым флагманом астрономии» и «достойным преемником "Хаббла"», был запущен 25 декабря 2021 года с помощью европейской ракеты-носителя «Ариан-5». Через месяц аппарат достиг точки Лагранжа L2, где развернул все слои теплозащитного экрана и выдвинул двухметровую опорную башню, отделяющую оптическую систему от основной части обсерватории. После телескоп развернул оптическую систему, на юстировку и остывание которой до рабочих температур ушла первая половина этого года. И лишь после началась полноценная научная работа. До этого также было получено несколько изображений, которые использовались для юстировки системы, многие из них не имеют ценности, но есть и необычные исключения. Они представлены в конце этой статьи.
Нужно отметить, что «Джеймс Уэбб» работает в диапазоне длин волн от 0,6 до 28 мкм (часть видимого и инфракрасного диапазонов спектра), поэтому все цвета условны, хоть и отражают разные длинны волн. Синий цвет отображает более коротковолновые излучения, например, с длинной волны 0,6-0,8 мкм (мы воспринимаем излучение с такой длинной волны как оранжевый или красный цвет), красный же цвет отображает более длинноволновые излучения, например, с длиной волны 27-28 мкм (инфракрасный диапазон, невидимый для человеческого глаза). Конкретные значения зависят от использованных научных приборов, которые работают в разных диапазонах спектра.
Первое полноценное научное изображение, полученное космическим телескопом «Джеймс Уэбб». Credit: NASA/ESA/CSA/STScI.
Первое полноценное научное изображение, полученное космическим телескопом «Джеймс Уэбб» при помощи инструмента NIRCam, было лично представлено 46-м президентом США Джозефом Байденом и администратором NASA Биллом Нельсоном во время пресс-брифинга. На нём представлен пример гравитационного линзирования, когда массивное скопление галактик SMACS 0723, расположенное между далёкой галактикой и Землёй, искажает своей гравитацией траектории фотонов от галактики, из-за чего её изображение усиливается по яркости и искривляется в участки дуги. Таким образом, учёные получают возможность изучать очень далёкие звёздные системы, существовавшие в ранней Вселенной. Помогают им в этом определённые закономерности, так как гравитационное линзирование было предсказано и объяснено общей теорией относительности. Свет от скопления шёл до Земли около 4,6 миллиарда лет, яркие звёзды на снимке принадлежат Млечному Пути. Общее время экспозиции для данного снимка составило 12,5 часа.
После первого снимка была опубликована серия следующих:
Снимок участка туманности Киля, полученный с помощью прибора NIRCam (верхнее изображение), и композитное изображение, созданное на основе снимков приборов NIRCam и MIRI. Туманность Киля (NGC 3372), которая является одной из самых крупных областей звездообразования в Млечном Пути и расположена в 7,6 тысячах световых лет от Солнца в созвездии Киля. Туманность содержит большое количество массивных звёзд и рассеянных звёздных скоплений, в том числе знаменитую двойную сверхтяжёлую систему Эта Киля, окружённую туманностью Гомункул. Credit: NASA/ESA/CSA/STScI.
Композитное изображение Квинтета Стефана, созданное на основе снимков с приборов NIRCam и MIRI (верхнее), и композитное изображение, созданное на основе снимков MIRI. Компактная группа галактик Квинтет Стефана находится на расстоянии около 290 миллионов световых лет от Солнца в созвездии Пегаса и состоит из четырёх галактик. Credit: NASA/ESA/CSA/STScI.
Изображение туманности Кольцо (NGC 3132) в ближнем инфракрасном (слева, прибор NIRCam) и среднем инфракрасном (прибор MIRI) диапазонах. Это планетарная туманность, представляющая собой сброшенные внешние газовые оболочки звезды, похожей на Солнце. В центре NGC 3132 находится белый карлик, её диаметр составляет почти половину светового года, а расположена туманность примерно в 2 тысячах световых лет от нас в созвездии Парус. Credit: NASA/ESA/CSA/STScI.
«Джеймс Уэбб» — выдающийся научный инструмент человечества. Поэтому даже некоторые технические изображения, которые использовались для юстировки оптической системы, оказались необычайно интересными. Например, датчик точного наведения FGS «Джеймса Уэбба» сделал незапланированный снимок потрясающего качества, которое было передано на Землю в начале мая во время теста стабильности телескопа. FGS использовал эти данные для наведения инфракрасной камеры NIRCam на звезду HD147980. И так как в этот момент была доступна возможность передачи информации с аппарата, специалисты решили сохранить и передать на Землю служебные данные. Наблюдения не были оптимизированы для обнаружения слабых объектов, но, несмотря на это, камера их зафиксировала! Исключительная чувствительность объясняется фиксацией всех волн с длиной от 0,6 до 5 мкм. Мало того, изображение, сформированное из 72 экспозиций за 32 часа, оказалось одним из самых глубоких снимков Вселенной в инфракрасном диапазоне!
Этот технический снимок — самое глубокое изображение неба в инфракрасном свете! Credit: NASA/ESA/CSA/STScI.
Ещё один необычный снимок, полученный прибором MIRI во время его юстировки. Credit: NASA/ESA/CSA/STScI.
Ещё три технических снимка подставлены ниже, на них изображён Юпитер и некоторые его спутники. «Джеймс Уэбб» сделал эти изображения с помощью NIRCam на двух разных длинах волн. Для короткой длины волны использовался фильтр F212N (2,12 мкм), для более длинной — F323N (3,23 мкм), время экспозиции снимков составило 75 секунд. Они были представлены в специальном техническом докладе, в котором специалисты подробно описывают научную эффективность телескопа. Снимки Юпитера подтвердили возможность работы космической обсерватории с планетами Солнечной системы, которые двигаются относительно быстро, нежели отдалённые объекты, практически неподвижные на небесной сфере.
Снимок Юпитера, сделанный NIRCam с использованием фильтра F212N. Credit: NASA/ESA/CSA/STScI.
Снимки Юпитера, сделанные NIRCam на двух разных длинах волн. Credit: NASA/ESA/CSA/STScI.
Помимо первых изображений были представлены и первые данные научных наблюдений телескопа. Был опубликован трансмиссионный спектр атмосферы экзопланеты WASP-96b, которая относится к безоблачным горячим сатурнам и обращается вокруг солнцеподобной звезды в созвездии Феникс в 980 световых годах от Земли. Спектр снимался во время прохождения планеты по диску своей звезды, в этот момент часть её излучения поглощается различными элементами в атмосфере планеты, что позволяет судить о составе атмосферы. Первые полученные спектральные данные с «Джеймса Уэбба» показали наличие паров воды в верхних слоях атмосферы экзопланеты, а также существование там облаков и туманов.
Транзитная кривая блеска звезды WASP-96, созданная на основе данных с телескопа «Джеймс Уэбб». Credit: NASA/ESA/CSA/STScI.
Спектр атмосферы экзопланеты WASP-96b с пояснениями. Credit: NASA/ESA/CSA/STScI.
Кроме того, учёные показали спектры различных галактик, представленных на изображениях выше.
Credit: NASA/ESA/CSA/STScI.
-1
