Статті

Нова ера в астрономії. Роздивляємося перші (епічні!) наукові знімки з телескопа Джеймс Вебб та порівнюємо з попередником Габблом

Нова ера в астрономії. Роздивляємося перші (епічні!) наукові знімки з телескопа Джеймс Вебб та порівнюємо з попередником Габблом

12 липня 2022 року вже увійшло до історії спостережної астрономії — після місяців очікувань NASA нарешті опублікувало перші наукові (повноколірні) знімки космічного телескопа імені Джеймса Вебба (JWST), які ознаменували початок його наукової програми довжиною у 10+ років. Так, ми вже випускали одну новину, але, оскільки на ці неймовірно красиві зображення можна дивитися вічно, то вирішили зробити ще одну змістовнішу публікацію, щоб детальніше зупинитися на кожному з них та порівняти зі знімками, які свого часу допоміг отримати попередник — не менш відомий Габбл Нова ера в астрономії. Роздивляємося перші (епічні!) наукові знімки з телескопа Джеймс Вебб та порівнюємо з попередником ГаббломНова ера в астрономії. Роздивляємося перші (епічні!) наукові знімки з телескопа Джеймс Вебб та порівнюємо з попередником Габблом«Габбл» — одна з найвідоміших і найрезультативніших орбітальних обсерваторій, які досі працюють на благо людства. Телескоп, який свого часу вивів астрономію на новий рівень і дозволив зробити масу великих наукових відкриттів, вивели на орбіту ще 1990 року, а у листопаді 2021 року його наукову програму продовжили ще на п'ять років — до літа 2026 року , і який, до речі, досі досить непогано себе почуває, не дивлячись на досить поважний вік (30+ років у космосі).

Джеймс Вебб — нова флагманська обсерваторія NASA. Щоб створити її, знадобилося 25 років та $10 млрд

Згідно з даними NASA, за останні 32 роки Габбл здійснив 1,5 мільйона спостережень, які вилилися у понад 19 000 наукових статей. Щодо Джеймса Вебба, то він досліджуватиме різні об’єкти у Всесвіті в інфрачервоному діапазоні хвиль, продовжуючи програми «Габбла і Спітцера (його відключили 30 січня 2020 року після 16 років роботи на орбіті). Обсерваторію було запущено в космос у грудні минулого року, а в середині січня 2022 року дісталася робочої гало-орбіти навколо другої точки Лагранжа в системі Сонце—Земля, і ось після кількох місяців калібрування приладів та юстування оптики нарешті береться за виконання своєї наукової програми. Серед перших цілей Джеймса Вебба — атмосфери екзопланет, протоскупчення, навколозіркові диски, квазари, транснептунові об’єкти та комети.

Окрім найбільшого дзеркала для  досліджень найвіддаленіших куточків космосу, в його активі присутні чотири передові наукові інструменти: камера ближнього інфрачервоного діапазону NIRCam, прилад для роботи в середньому ІЧ-діапазоні MIRI, спектрограф ближнього ІЧ-діапазону NIRSpec та система FGS/NIRISS. За їх допомогою астрофізики у майбутньому сподіваються отримати відповіді на багато фундаментальних питань, насамперед щодо формування екзопланет. А поки що давайте ще раз подивимося на перші зображення з телескопа Джеймса Вебба та порівняємо їх з роботами Габблом — вони наочно ілюструють, наскільки крутим з технологічного боку є Вебб і як далеко вперед просунулася наука. Водночас варто зауважити, що без Габбла не було б Джеймса Вебба — його інструменти розроблялися з урахуванням вже отриманого досвіду.

Deep Field

Нова ера в астрономії. Роздивляємося перші (епічні!) наукові знімки з телескопа Джеймс Вебб та порівнюємо з попередником Габблом
Hubble Deep Field — зображення невеликої ділянки неба в сузір’ї Великої Ведмедиці площею 5,3 квадратних кутових хвилин (приблизно 1/28 000 000 площі небесної сфери), зібране з 342 окремих знімків, що були зроблені камерою WFPC2 на телескопі Габбл у період із 18 по 28 грудня 1995 року із загальною експозицією 100 годин. Це найдетальніше (на той час) зображення раннього Всесвіту було опубліковано у 1996 році та показує понад 3000 галактик, розкиданих по крихітній ділянці неба. Зображення: Роберт Вільямс, команда Hubble Deep Field (STScI) та NASA/ESA

Протягом наступних кількох десятиліть оператори Hubble набили руку для таких фотографій і продовжували вдивлятися в глибокий космос.

Нова ера в астрономії. Роздивляємося перші (епічні!) наукові знімки з телескопа Джеймс Вебб та порівнюємо з попередником Габблом
Hubble XDF (інша назва eXtreme Deep Field) — зображення невеликої ділянки неба діаметром близько 3 кутових хвилин у сузір’ї Печі, зроблене на основі знімків космічного телескопа Габбла з витримкою близько 2 млн сек (22,5 доби). На цьому зображенні, яке було опубліковане у 2012 році, видно понад 5500 галактик. Зображення: NASAESA та команда HUDF09
Нова ера в астрономії. Роздивляємося перші (епічні!) наукові знімки з телескопа Джеймс Вебб та порівнюємо з попередником Габблом
JWST Deep Field — перше наукове зображення, отримане за допомогою камери NIRCam з телескопа Джеймса Вебба та представлене 11 липня на брифінгу NASA за участю президента США Джо Байдена. Зображення: Image: NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO

JWST Deep Field демонструє приклад гравітаційного лінзування Нова ера в астрономії. Роздивляємося перші (епічні!) наукові знімки з телескопа Джеймс Вебб та порівнюємо з попередником ГаббломНова ера в астрономії. Роздивляємося перші (епічні!) наукові знімки з телескопа Джеймс Вебб та порівнюємо з попередником ГаббломЦе коли масивне тіло (планета чи зоря) або система тіл (галактика, скупчення галактик) викривлює своїм гравітаційним полем напрямок поширення випромінювання, подібно тому, як викривляє світловий промінь звичайна лінза. світла від далекої галактики з раннього Всесвіту масивним скупченням галактик SMACS 0723 на відстані 4,6 мільярда світлових років від Землі в сузір’ї Волана. В NASA, коли описували ділянку неба, за якою проводилися спостереження, провели аналогію «з піщинкою, яку хтось на землі тримає на відстані витягнутої руки». Загальний час експозиції для цього знімка становив 12,5 годин.

Бонус: За цим посиланням можна переглянути перші зображення SMACS 0723, які були отримані в межах наукового дослідження RELICS з використанням даних, зібраних Габблом та Спітцером.

Туманність Кіля (NGC 3372)

Нова ера в астрономії. Роздивляємося перші (епічні!) наукові знімки з телескопа Джеймс Вебб та порівнюємо з попередником Габблом
«Космічні скелі» в «Туманності Кіля», яка знаходиться на відстані 7200 світлових років від нас та є одним з улюблених об’єктів Хаббла. Це зображення отримали в межах проєкту Hubble Heritage Project та опублікували у 2008 році. Воно показує невеличку ділянку зореутворення в кутку туманності. Назва пішла від асоціацій з земними краєвидами. Зображення: NASAESA і команда Hubble Heritage (STScI/AURA).
Нова ера в астрономії. Роздивляємося перші (епічні!) наукові знімки з телескопа Джеймс Вебб та порівнюємо з попередником Габблом
Ті самі «Космічні скелі» в «Туманності Кіля» від Джеймса Вебба — можна розгледіти зірки, які раніше були повністю приховані газом і пилом. Зображення вражає своєю чіткістю — навіть Ембер Страун, заступник керівника наукового проєкту JWST в NASA розгубилася під час презентації: «Чесно кажучи, мені знадобився час, щоб виокремити кілька речей на цьому зображенні. Тут так багато всього відбувається. Це так красиво».

Квінтет Стефана (HCG 092)

Нова ера в астрономії. Роздивляємося перші (епічні!) наукові знімки з телескопа Джеймс Вебб та порівнюємо з попередником Габблом
Візуальна група з п’яти галактик, з яких чотири складають найпершу з відкритих компактних галактик. Це зображення було зроблено у 2009 році після останнього (п’ятого) технічного обслуговування Хаббла — тоді екіпаж Space Shuttle Atlantis STS-125 встановив нову камеру та востаннє як слід провів технічне обслуговування апарату на орбіті. Зображення: NASA, ESA і Hubble SM4 ERO

Коли наприкінці травня у дзеркало «Джеймса Вебба» поцілив мікрометеороїд, ми зазначали у новині з цього приводу, що телескоп не передбачає штатного обслуговування. Це означає, що якщо раптом у нього щось зламається (тримаємо кулаки, щоб цього не сталося), інженерам доведеться знайти спосіб виправити це з землі. На цю мить немає можливості відправити людей або роботизований космічний корабель для сервісного обслуговування JWST. Але, якщо нічого не станеться, то пального телескопу вистачить на 20+ років роботи на орбіті, отже на нас чекає більше таких зображень:

Нова ера в астрономії. Роздивляємося перші (епічні!) наукові знімки з телескопа Джеймс Вебб та порівнюємо з попередником Габблом
Квінтет Стефана «очима» JWST. Зображення: NASA, ESA, CSA, STScI

Наразі це найдеталізованіше зображення JWST — мозаїка, складена з понад 1000 окремих знімків, зроблених двома інструментами: камерою ближнього інфрачервоного діапазону NIRCam та детектором в середньому ІЧ-діапазоні MIRI. Ця компактна група галактик була вперше відкрита у 1877 році. Вона знаходиться на відстані близько 290 мільйонів світлових років від Сонця у сузір’ї Пегаса і складається з чотирьох галактик. П’ята галактика (та, що вище зліва) розташована набагато ближче до Чумацького Шляху, а її зображення для земного спостерігача лише проекціюється на групу. Решта розташовані настільки близько одна до одної, що JWST може бачити ударні хвилі від взаємодії між цими галактиками, коли вони тиснуть одна на одну.

NIRCam та MIRI збирають інфрачервоне випромінювання, які допомагають JWST бачити крізь газ і пил. Але, як випливає з назви, ці інструменти вловлюють дещо різні довжини хвиль інфрачервоного діапазону. У тандемі вони створюють неповторні зображення, але, якщо ближче поглянути на краєвиди, захоплені лише одним з інструментів, то також можна зробити немало відкриттів.

Нова ера в астрономії. Роздивляємося перші (епічні!) наукові знімки з телескопа Джеймс Вебб та порівнюємо з попередником Габблом
Квінтет Стефана, як його бачить детектор в середньому ІЧ-діапазоні MIRI телескопа JWST. Зображення: NASA, ESA, CSA, STScI

Кожен колірний акцент на цьому зображенні має різне значення, як пояснює Науковий інститут космічного телескопа, який керує місією JWST:

«На цьому зображенні червоний колір позначає запилені області зореутворення, а також надзвичайно далекі ранні галактики та галактики, оповиті густою завісою зоряного пилу. Точкові сині вкраплення показують зірки або зоряні скупчення без пилу. Розсіяні ділянки синього кольору вказують на пил з високим вмістом великих молекул вуглеводнів. Щодо маленьких фонових галактик, розкиданих по всьому зображенню, то зелений і жовтий кольори показують більш далекі та ранні галактики, які також багаті цими вуглеводнями».

А оця дуже яскрава точка в центрі найвищої галактики — це активна надмасивна чорна діра. Хоча з добре відомих причин ми не можемо побачити саму чорну діру (гравітація настільки сильна, що навіть світло не може пробитися назовні), ми бачимо випромінювання від поглинання матерії, що потрапляє в неї, і воно світить так яскраво, як 40 мільярдів сонць.

Курс
Python вечірній
Вивчайте мову програмування Python на курсі з гарантованим працевлаштуванням
РЕЄСТРУЙТЕСЯ!
Python вечірній

Туманність «Південне кільце» (NGC 3132)

Нова ера в астрономії. Роздивляємося перші (епічні!) наукові знімки з телескопа Джеймс Вебб та порівнюємо з попередником Габблом
Туманність «Південне кільце», як її побачив Габбл у 1998 році. Зображення: STScI/AURA/NASA/ESA

І на десерт — туманність «Південне кільце» (NGC 3132). Це планетарна туманність, що розташована приблизно за 2 тисячі світлових років від Сонця та являє собою скинуті зовнішні газові оболонки зірки, схожої на Сонце. У центрі туманності — білий карлик, а її діаметр становить майже половину світлового року, а гази рухаються назовні зі швидкістю приблизно 14,5 км/с.

Нова ера в астрономії. Роздивляємося перші (епічні!) наукові знімки з телескопа Джеймс Вебб та порівнюємо з попередником Габблом
Туманність «Південне кільце» — візуалізація на базі даних, отриманих інструментами JWST (зліва NIRCam, а справа — MIRI). Зображення NASA, ESA, CSA та STScI

Між цими двома зображеннями є безліч відмінностей, але їх об’єднує одна дивовижна особливість — це зірки, які виглядають значно шпичастими зліва. Це тому, що два інструменти вловлюють випромінювання електромагнітних хвиль різної частоти.

«У ближньому інфрачервоному світлі зірки мають більш помітні дифракційні сплески, оскільки вони дуже яскраві на цих довжинах хвиль. У середньому інфрачервоному світлі дифракційні сплески також з’являються навколо зірок, але вони тьмяніші та менші (потрібно приблизити зображення, щоб помітити їх)», — пояснює Науковий інститут космічного телескопа.

Ближнє інфрачервоне випромінювання (область від 700 до 5000 нм) також забезпечує набагато чіткіші зображення, ніж середній інфрачервоний діапазон (від 5000 до (25-40) мкм), оскільки довжина хвилі світла набагато коротша. Але обидва пропонують невимовно красивий новий погляд на космос навколо нас.

Наостанок — корисний вебінструмент для порівняння знімків Вебба та Габбла, який доступний за цим посиланням.


Завантаження коментарів...

Повідомити про помилку

Текст, який буде надіслано нашим редакторам: