Что удалось снять за два года космическому телескопу «Джеймс Уэбб»

Несмотря на то, что космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) был запущен на орбите всего два года назад, он уже начал менять взгляды астрономов на то, как зарождалась наша вселенная. 

Остатки взорвавшейся сверхновой звезды в созвездии Кассиопея. Диаметр основных колец составляет около 15 световых лет.

Юпитер

Юпитер, самая крупная планета Солнечной системы, сфотографированная телескопом в инфракрасном свете. Самая яркая его разработка на самых больших высотах: это вершины конвективных аммиачных облаков.

Не особенно напрягаясь, инфракрасная космическая обсерватория смогла заглянуть в самую дальнюю точку и показать нам галактики такими, какими они выглядели 13,5 миллиардов лет назад.

Многие из них оказались более массивными и лучше сформированными, чем это должно было быть, по мнению ученых, через столь небольшой промежуток времени после Великого взрыва, который произошел 13,8 миллиардов лет назад.

«Мы точно знали, что увидим размытые скопления звезд, но мы также наблюдаем полностью сформированные галактики со спиральными рукавами, — рассказала в интервью Би-би-си директор Британского центра астрономических технологий профессор Джиллиан Райт. — Теоретики уже работают над тем, чтобы выяснить, как такие зрелые структуры могли возникнуть на столь ранней стадии формирования Вселенной, и в этом смысле «Джеймс Уэбб» по-настоящему меняет научное мышление».

Эту галактику можно наблюдать в ночном небе с помощью обычного бинокля. Но, конечно, самый известный на сегодняшний день космический телескоп научился в мельчайших деталях изучить ее структуру спиральных рукавов.

Молекулярное облако Хамелеон I удалилось от Земли на 630 световых лет. В этом облаке, при температуре -260°C, телескоп обнаружил никогда ранее не наблюдавшиеся крупицы льда.

На этом телескопе-телефоне свой взор к центру наших галактик, примерно туда, где находится сверхмассивная черная дыра. В этом трудном положении, но на этом снимке, охватывающем примерно 50 световых лет, уместилось около полумиллиона звезд. Голубой цвет дарят атомы Великобритании в возбужденном состоянии.

Ученых удивляет не только эффективность, с помощью которой эти ранние галактики позволяли управлять своими звездами, но и размер черных отверстий, расположенных в центре этого галактики. К примеру, в центре нашего Млечного пути таится монстр, масса которого в четыре миллиарда раз увеличивает массу нашего Солнца.

Одна из теорий расчета, что такие чудовища произошли со временем в процессе слияния протяженности черных дыр размером в меньше, которые сами образовались в результате взрывов сверхновых звезд.

«Однако предварительные данные, полученные с помощью JWST, указывают на то, что некоторые из этих ранних гигантов, возможно, полностью миновали звездную стадию, — говорит доктор Адам Карналл из Эдинбургского университета. — Ведь возможен сценарий, при котором огромные облака газа в ранней Вселенной могли в процессе взрывного коллапса сразу превратиться в черные дыры».

NGC 3256 — это результат появления двух галактик около 500 миллионов лет назад. При таких коллизиях создаются новые звезды, которые, в свою очередь, подсвечивают газ и звездную пыль вокруг себя.

Крабовидная туманность, представляющая собой результат сверхновой, была открыта китайскими и арабскими астрономами в 1054 году. Она находится за 6500 световых лет от нас, в созвездии Тельца.

Когда под Рождество 2021 года телескоп «Джеймс Уэбб» был запущен в космос, ожидалось, что он прослужит около 10 лет. Именно на этот срок был рассчитан запас топлива, предназначенный для поддержания стационарной орбиты JWST на расстоянии полутора миллионов километров от Земли.

Однако ракета-носитель «Ариана» смогла точно вывести его на расчетную орбиту, что на последнем маневре не пришлось расходовать топливо, и теперь его хватит на 20 лет эксплуатации, если не больше.

А это означает, что астрономам не нужно спешить с этими наблюдениями, и они могут использовать долгосрочный, стратегический, так сказать, подход к работе с телескопом.

«Мы-то думали, что нам пандемию снимают лишь сливки, но теперь в этом нет нужды», — признается доктор НАСА Эрик Смит, принимающий участие в программе JWST.

Одним из видов деятельности, который, вероятно, теперь будет придано ускорение, является так называемая практика создания «глубоких полей», то есть есть детальное изучение небольшого участка небесной сферы, который позволяет телескопу улавливать слабый свет самых отдаленных галактик. Возможно, именно так «Джеймсу Уэббу» удается обнаружить самые первые галактики и даже звезды, засиявшие во Вселенной.

Планета, легко узнаваемая по кольцу, на снимке выглядит мрачновато, и все это из-за метана в ее атмосфере, который сильно учитывает инфракрасное излучение. Слева выглядит три луны Сатурна.

Это звезда-младенец, которая от силы 50 тысяч лет, и энергия в ней буквально бьет ключом, вырываясь с северных полюсов и окрашиваясь в розовый цвет молекулярного водорода. Вся эта космическая «конструкция» имеет место в поперечнике 1,6 светового года.

В свое время космический телескоп «Хаббл» много дней «пялился» в одну точку в космосе, однако, по мнению доктора Эмми Кертис-Лейк из Университета Хартфордшира, в случае с «Джеймсом Уэббом» таких нужд нет, а вот инициативы «глубокие поля» вопрос.

«У нас уже есть фотографии, сделанные JWST с очень длительными выдержками, и мы, доктор, наблюдаем множество вариаций, — говорит Кертис-Лейк, — так что мы не можем сосредотачиваться на одной микрометрической станции, потому что нет никаких гарантий, что мы обнаружим там что -то сверхинтересное».

В ходе Расширенного глубокого экстрагалактического исследования (JADES) «Джеймс Уэбб» обнаружилась самая ранняя подтвержденная галактика JADES-GS-z13-0, которая наблюдалась всего через 325 миллионов лет после Великого взрыва.

Звездное скопление IC 348 в Персее — это смесь нити газа и потоков пыли между кластерами ярких звезд. Там «Джеймс Уэбб» обнаружил коричневую карлику с низкой массой, или, как еще говорят, несостоявшуюся звезду, которая на фото выглядит как объект, в три-четыре раза превышающий по массе Юпитер (что для звезды на самом деле несерьезно).

При этом доктор Массимо Стиавелли из Института исследований космоса с помощью космического телескопа в Балоре мечтает получить первичную звезду, имеющую признаки первоначального химического состава времен Великого химического взрыва, которые не были бы загрязнены элементами, возникшими позже.

«Нам необходимо наблюдать за ними в виде взрывающейся сверхновой, — говорит глава миссии «Джеймса Уэбба». — Чтобы добиться этого, нам нужно год за годом наблюдать за одними и теми же участками космоса, чтобы засечь их в момент до и сразу после взрыва. Но они очень редкие, и нам потребуется невероятное везение».

Эарендел, или Утренняя звезда, открытая еще телескопом «Хаббл», считается самой удаленной с Земли и первой из всех известных звезд.

«Джеймс Уэбб» подтвердил, что свет от звезд был выпущен через 900 миллионов лет после Великого взрыва и достиг Земли 12,9 миллиардов лет.

Эту знаменитую туманность, где рождаются звезды, можно увидеть в ночном небе невооруженным глазом. Чтобы ее пересечь, потребуется немногим более четырех лет, при условии, что ваш космический корабль движется со скоростью света.

Фотографии, сделанные космическим телескопом «Джеймс Уэбб», поражают воображение, а между тем фотография — далеко не первостепенная его задача.

Более 70% времени он тратит на спектроскопический анализ космических объектов, благодаря чему астрономы получили ключевую информацию о химическом составе, температуре, плотности и скорости сохранения объектов.

«Вы можете считать телескоп гигантским спектрографом, который время от времени делает хорошие снимки», — шутит доктор Смит.

Это двойная звезда в созвездии Змееносца, состоящая из белого субгиганта спектрального класса В и белой звезды того же спектрального класса. Они подсвечивают газопылевое облако в звёздном скоплении, в котором находятся устойчивые яркие звезды, и находятся на расстоянии 400 световых лет от Земли.