Как телескоп Джеймса Уэбба меняет астрономию

Когда ракета «Ариан-5» стартовала из Французской Гвианы на Рождество 2021 года, она везла груз мечты: космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST). Эти мечты принадлежали астрономам, которые надеялись заглянуть в космос дальше, чем когда-либо прежде, во времена, когда формировались первые галактики; проникнуть сквозь пылевые облака и стать свидетелем рождения звезд; и исследовать атмосферы экзопланет, чтобы увидеть, могут ли они поддерживать жизнь. После более чем года пребывания в космосе JWST начинает воплощать эти мечты в реальность.

Новейший космический телескоп имеет значительные преимущества по сравнению с любыми предыдущими миссиями. Прежде всего, это его размер: JWST представляет собой 6,5-метровое зеркало, состоящее из 18 позолоченных шестиугольных сегментов. Этот колосс собирает в шесть раз больше света, чем 2,4-метровое зеркало космического телескопа Хаббл, поэтому он может регистрировать свет от объектов в шесть раз быстрее, чем его предшественник.

Но чувствительность JWST к инфракрасному свету меняет правила игры. Космический телескоп может наблюдать длины волн от 0,6 до 28,5 микрометров, от красного конца видимого спектра до среднего инфракрасного. Оптика Хаббла оптимизирована для регистрации излучения от 0,09 микрометра (в ультрафиолетовом диапазоне) до 2,5 микрометра (в ближнем инфракрасном диапазоне), причем большая часть его чувствительности сосредоточена на видимом свете. Возможно, это удивительно, но в предполагаемой инфракрасной области JWST обычно не разрешает более мелкие детали, чем Хаббл достигает в оптическом свете: хотя разрешение увеличивается с размером зеркала, оно также уменьшается с длиной волны.

Наблюдения в инфракрасном диапазоне позволяют астрономам увидеть галактики, существовавшие менее чем через миллиард лет после Большого взрыва. Эти далекие объекты излучают ультрафиолетовый и видимый свет, но расширение Вселенной смещает это излучение в сторону более длинных инфракрасных волн. Всматриваться в инфракрасное излучение — единственный способ наблюдать за этими молодыми галактиками из окрестностей Земли. То же самое справедливо и для вновь образующихся звезд. Пыль, окутывающая молодые солнца, рассеивает видимый свет, скрывая от наших глаз то, что находится внутри, но пропускает в основном инфракрасное излучение.

Люди не могут видеть инфракрасное излучение. Итак, цвета на изображениях JWST не соответствуют тому, что видит глаз. Во многих случаях ученые сопоставляют более длинные волны инфракрасного излучения с красным концом видимого спектра, а более короткие волны — с синим, имитируя работу глаза. Но иногда этот узор меняют, чтобы показать детали в более откровенном свете.

Хотя JWST был запущен в конце 2021 года, космической обсерватории потребовалось 29 дней, чтобы добраться до своей родной точки на орбите точки Лагранжа L2, расположенной примерно в 930 000 миль (1,5 миллиона километров) от Земли, и еще пять месяцев ученым и инженерам, чтобы подготовить телескоп к запуску. дебют. На данный момент большая часть результатов получена в результате ранних научных программ и предложений первого цикла научных операций (Цикл 1). Читайте дальше, чтобы узнать о некоторых из самых интересных ранних находок телескопа.

Несмотря на то, что JWST фокусируется на далеких галактиках и звездообразовании, это универсальная обсерватория. Его мощный инфракрасный глаз видит детали объектов Солнечной системы, недоступные обычным телескопам. Ранние наблюдения включают изучение поясов облаков на газовых и ледяных планетах-гигантах; отслеживание облачных образований на крупнейшем спутнике Сатурна, Титане; исследование климата Плутона; и исследование многих меньших астероидов и транснептуновых объектов, населяющих внешнюю Солнечную систему.

JWST даже наблюдал за астероидом-спутником Диморфос в сентябре, когда в него врезался аппарат NASA Double Asteroid Redirection Test (DART). Удар немного изменил орбиту объекта вокруг его родительского тела Дидимоса, что помогло космическому агентству оценить его способность изменять курс потенциально опасных астероидов, которые могут пересечь путь Земли.

Нетрудно представить себе космический телескоп как планетарный метеорологический спутник всей Солнечной системы. Наш последний снимок Сатурна крупным планом был сделан незадолго до того, как космический корабль «Кассини» врезался в кольцевую планету в сентябре 2017 года. И ни один космический корабль не посещал Уран или Нептун с тех пор, как «Вояджер-2» пролетел мимо них во второй половине 1980-х годов. Но JWST может наблюдать за штормовыми системами этих миров в мельчайших подробностях.