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
Зміст
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.
Протягом наступних кількох десятиліть оператори Hubble набили руку для таких фотографій і продовжували вдивлятися в глибокий космос.
JWST Deep Field демонструє приклад гравітаційного лінзування
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.
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:
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.
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.
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.
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.
