Як космічний телескоп Джеймса Вебба змінив астрономію за перший рік існування

З наближенням Різдва минулого року астрономи та ентузіасти космосу з усього світу зібралися, щоб побачити довгоочікуваний запуск космічного телескопа Джеймса Вебба. Хоча телескоп є видатним інженерним витвором, він не обійшовся без суперечок — від перевищення бюджету та відставання від графіка до того, як його назвали на честь колишнього адміністратора NASA, якого звинуватили у злочинах. Гомофобія.

Незважаючи на суперечки навколо назви та дати телескопа, цього року стало очевидним одне – наукові можливості JWST неймовірні. Її наукова діяльність почалася в липні 2022 року, і вона вже дозволила астрономам отримати нові перспективи та розгадати таємниці з широкого кола космічних тем.

Найближча мета JWST — один із найамбітніших проектів у сучасній історії астрономії: переглянути деякі з найперших галактик, які утворилися, коли Всесвіт був зовсім новим.

Оскільки світлу потрібен час, щоб пройти від свого джерела до нас тут, на Землі, дивлячись на надзвичайно віддалені галактики, астрономи можуть фактично озирнутися в минуле, щоб побачити найдавніші галактики, які утворилися понад 13 мільярдів років тому.

Хоча він там був Деякі суперечки Астрономи обговорювали точність деяких із перших виявлень ранніх галактик — інструмент JWST не був повністю відкалібрований, тож існував простір для вагань щодо точного віку найвіддаленіших галактик — нещодавні відкриття підтвердили ідею, що JWST виявив галактики з перші 350 мільйонів років після Великого вибуху.

Це робить ці галактики найстарішими з усіх, які коли-небудь спостерігали, і вони мали деякі сюрпризи, наприклад вони були набагато яскравішими, ніж очікувалося. Це означає, що є багато чого, щоб дізнатися про те, як утворилися галактики в ранньому Всесвіті.

Ці ранні галактики ідентифікуються за допомогою оглядів і Фотографії глибокого поля, який використовує Webb для перегляду великих ділянок неба, які на перший погляд можуть здатися порожніми. Ці регіони не містять яскравих об’єктів, таких як планети Сонячної системи, і розташовані далеко від центру нашої галактики, що дозволяє астрономам шукати глибоко в космосі, щоб виявити ці надзвичайно віддалені об’єкти.

JWST вперше вдалося виявити вуглекислий газ в атмосфері екзопланети, а нещодавно також виявив безліч інших сполук в атмосфері WASP-39b, включаючи водяну пару та діоксид сірки. Це означає не лише те, що вчені можуть побачити склад атмосфери планети, але вони також можуть побачити, як атмосфера взаємодіє зі світлом зірки-господаря планети, оскільки діоксид сірки утворюється в результаті хімічних реакцій зі світлом.

Вивчення атмосфери екзопланет має вирішальне значення, якщо ми хочемо знаходити планети, схожі на Землю, і шукати життя. Прилади попереднього покоління могли ідентифікувати екзопланети та надавати базову інформацію, таку як їх маса або діаметр, а також те, на якій відстані вони обертаються від своєї зірки. Але щоб зрозуміти, що було б на одній із цих планет, нам потрібно знати її атмосферу. Використовуючи дані JWST, астрономи зможуть шукати придатні для життя планети далеко за межами нашої Сонячної системи.

Увагу JWST привернули не лише далекі планети. Ближче до дому JWST використовувався для вивчення планет нашої Сонячної системи, в тому числі Нептун і Юпітера, і незабаром також буде використовуватися для вивчення Урана. Дивлячись в інфрачервоному діапазоні, JWST зміг ідентифікувати такі особливості, як полярне сяйво Юпітера та чітке зображення Великої червоної плями. Крім того, висока роздільна здатність телескопа означає, що він може бачити невеликі об’єкти навіть на тлі яскравості планет, наприклад, показуючи рідко видимі кільця Юпітера. Він також зробив найчіткіше зображення кілець Нептуна за понад 30 років.

Інше велике дослідження JWST цього року було на Марсі. Марс є найкраще вивченою планетою за межами Землі, на ній протягом багатьох років було багато марсоходів, орбітальних і посадкових апаратів. Це означає, що астрономи досить добре розуміють склад атмосфери та починають вивчати її погодну систему. Марс також важко досліджувати за допомогою чутливого космічного телескопа, такого як JWST, оскільки він дуже яскравий і дуже близький. Але ці фактори зробили його ідеальним випробувальним полігоном, щоб побачити, на що здатний новий телескоп.

Використовувався JWST І камери, і прилади спектру для дослідження Марса, показуючи склад його атмосфери, який майже точно відповідає моделі, очікуваній на основі поточних даних, демонструючи, наскільки точні інструменти JWST для такого типу дослідження.

Ще одна мета JWST — дізнатися про життєвий цикл зірок, який астрономи зараз розуміють у широкому сенсі. Вони знають, що хмари пилу та газу утворюють вузли, які збирають більше матеріалу для них і руйнуються, утворюючи, наприклад, протозірки, але як саме це відбувається, потребує додаткових досліджень. Вони також дізнаються про регіони, де утворюються зірки, і чому зірки, як правило, утворюються в скупченнях.

JWST особливо корисний для вивчення цієї теми, оскільки його інфрачервоні інструменти дозволяють вдивлятися крізь хмари пилу, щоб побачити внутрішні області, де утворюються зірки. Останні фотографії показують файл розвиток протозірок І ви відкидаєте хмари та шукаєте регіони, де зірки щільні, як знаменита зірка стовпи творіння в туманності Орла. Зображуючи ці структури в різні довжини хвильПрилади JWST можуть бачити різні особливості пилу та зореутворення.

Говорячи про стовпи творчості, одна з найбільших спадщин JWST у громадській свідомості – це приголомшливі зображення космосу, які він зробив. Від міжнародного хвилювання, коли в липні були представлені перші зображення телескопа, до Нові види відомих пам’яток Як і колонки, веб-зображення були скрізь цього року.

І теж чудово Туманність Кіля І Перше глибоке полеІнші фотографії, на які варто подивитись за хвилину, включають висічені зірками фігури Туманність ТарантулDusty Tree Rings від Подвійна зірка Вольфа-Райє 140І сяйво потойбічного світу Юпітер в інфрачервоному діапазоні.

А фотографії продовжують надходити: лише минулого тижня було опубліковано нове фото, на якому зображено a сяюче серце Галактика NGC 7469.

Ось рік, сповнений дивовижних відкриттів, і багато іншого попереду.