НАСА публикует потрясающее изображение в честь космического телескопа Джеймса Уэбба.

Сегодня, спустя 365 дней после того, как НАСА представило первую партию данных и изображений для миссии, стало ясно, что JWST может создавать серьезные научные и красивые снимки с апломбом. НАСА отмечает годовщину научного дебюта JWST… Выпустить новое фото, демонстрируя способность телескопа переосмысливать Вселенную. Драматическое и несколько галлюцинаторное изображение отражает динамику облачного комплекса Ро Змееносца, ближайшей к Земле области звездообразования, где планетные системы, подобные нашей, могут находиться на ранних стадиях формирования.

«Телескоп работает лучше, чем мы могли надеяться», — сказала астрофизик НАСА Джейн Ригби, которая ранее в этом месяце стала главным научным сотрудником проекта JWST.

Ригби сказал, что научное сообщество немного сдержанно планировало свою программу на первый год наблюдений, но в предстоящем году наука в полной мере воспользуется возможностями телескопа. «Мы стали намного смелее во второй год».

Путешествие JWST вокруг Солнца не обошлось без «лежачих полицейских». Первый год научной работы включал в себя короткую паузу в сборе данных из соображений безопасности и сильное столкновение с космической пылью, что вынудило руководителей проекта с этого момента отодвинуть обсерваторию более или менее назад.

Но ученые, работающие с данными, загруженными с телескопа, в восторге от его производительности, поскольку он просеивает инфракрасную часть спектра, собирая свет, который не мог собрать предыдущий космический телескоп Хаббла.

Заголовок до сих пор заключается в том, что JWST видел много удивительно ярких галактик в ранней Вселенной. Это оказалось немного озадачивающим.

Совершите космический тур по изображениям, сделанным телескопом Уэбб НАСА.

Нет, JWST не опроверг теорию большого взрыва. Космология не пошла по пути френологии. Но наблюдения большого количества света в ранний период формирования галактик привели к большому количеству головоломок. Наблюдение и теория еще не полностью согласованы.

«Я думаю, что есть напряжение», — сказал физик Массимо Стеавелли, руководитель миссии JWST в Научном институте космического телескопа в Балтиморе. «Это неоспоримо, потому что все не так, как мы думали».

Ключевые выводы JWST

JWST задумывался в конце 1980-х годов как преемник еще не запущенного космического корабля «Хаббл», но в течение многих лет страдал от задержек и неизбежных столкновений с финансово настроенными законодателями. Это инвестиции в размере 10 миллиардов долларов. Он не разработан с такими модульными функциями, которые позволили бы запасные части, если бы что-то случилось.

Он также находится далеко в глубоком космосе, на гравитационно стабильной орбите вокруг Солнца, называемой L2, которая удерживает его примерно в миллионе миль от Земли. В настоящее время у НАСА нет космических кораблей для доставки астронавтов на L2 и обратно.

Все это добавляет радости ученым от того, что телескоп работает по плану.

Для телескопа такой конструкции год довольно проблематично. Зеркала телескопа должны быть слишком холодными, чтобы их можно было направить куда-то рядом с Солнцем, поэтому не ожидайте увидеть красивые изображения Венеры JWST. Но полная орбита дает телескопу возможность охватить большую часть Вселенной.

JWST, запущенный в рождественское утро 2021 года, на самом деле совершил полтора года на орбите, но первые шесть месяцев были посвящены развертыванию своей огромной коллекции позолоченных Шестиугольные зеркала и раскидистый козырек от солнца сохраняют ей прохладу, а также настраивают ее инструменты.

Свет, который собирают эти зеркала, несет информацию о множестве слоев Вселенной, от самых далеких, самых тусклых, едва заметных галактик до более светящихся галактик переднего плана и звездообразующих облаков пыли и газа в нашем собственном Млечном Пути. Он изучил наше ближайшее окружение, Солнечную систему, и вернул достойные плаката изображения Юпитера и Сатурна, наполненные научными данными.

Ранняя Вселенная — это то место, где JWST проводила свои самые интересные и иногда сбивающие с толку исследования. Цель состоит в том, чтобы понять, как развивалась ранняя Вселенная, как формировались галактики и как мы оказались там, где мы находимся — на планете, вращающейся вокруг звезды в одном из спиральных рукавов большой галактики.

«Наш дом — Млечный Путь, — сказал Брант Робертсон, астрофизик-теоретик из Калифорнийского университета в Санта-Круз. «Это галактика. Это красивая галактика. Мы можем сфотографировать ее внутреннюю часть. Но возникает вопрос: как она сюда попала? Как она сформировалась?»

Эта космическая археология — вот почему JWST был построен в первую очередь. Одна любопытная особенность Вселенной заключается в том, что свет вечен. Он становится тусклее, но все еще присутствует, включая старый свет, который в основном сместился в инфракрасную часть спектра из-за расширения пространства, которое произошло после Большого взрыва. Астрофизики могут широко использовать JWST для исследований Галактики с большим красным смещением уходят глубже в прошлое.

Робертсон стал соавтором одной из двух недавних статей, описывающих Самая далекая галактика, обнаруженная и подтвержденная JWST, названа JADES-GS-Z13-0. Он был обнаружен с красным смещением 13,2, что соответствует примерно 320 миллионам лет после Большого взрыва. Он сказал, что были заявления о том, что могут существовать галактики с более высоким красным смещением, но они ждут подтверждения.

Когда его спросили, как выглядит галактика, он ответил: «Это пятно».

Но что, если бы вы могли каким-то образом попасть на космический корабль и перенестись через разные червоточины в далекое прошлое и зависнуть рядом с той галактикой. Тогда как это будет выглядеть?

«Если бы вы могли быть рядом с ней, сама галактика была бы очень синей для ваших глаз, потому что в ней происходит звездообразование», — сказал Робертсон. «В ранней Вселенной он был бы очень ярко-синим».

Тайна о ранних галактиках

Немедленно астрономы, просматривающие данные JWST о ранней Вселенной, обнаружили нечто, превзошедшее все ожидания: множество Странно яркие галактики.

Яркость — это приближение массы. Поэтому обычно предполагается, что очень яркие галактики очень массивны. Но галактикам нужно время, чтобы вырасти. Теоретики ранее установили общую временную шкалу эволюции ранних галактик, и те, что были обнаружены JWST, на первый взгляд кажутся удивительно зрелыми для своего возраста.

JWST может сказать ученым, что формирование галактик в ранней Вселенной было более эффективным, чем считалось ранее.

«Нам необходимо внести некоторую корректировку в наши теории о том, как формировались эти очень ранние галактики и как росли их звезды», — сказал он. Джихан Карталтепе, астрофизик из Рочестерского технологического института.

«Ничто из того, что мы видели, не заставляет меня думать, что мы нарушили космологию», — сказал Ригби. «Это говорит нам о том, что галактики работали вместе раньше, чем мы думаем».

Вопреки ожиданиям тех из нас, кто не является астрофизиком, черные дыры могут быть еще одним фактором яркости этих ранних галактик. Хотя черная дыра по определению является структурой с таким интенсивным гравитационным полем, что даже свет не может покинуть ее, область вокруг черной дыры может светиться, когда перегретый газ и пыль падают к горизонту событий.

В прошлом году Ребекка Ларсон, которая в то время была докторантом Техасского университета в Остине, увидела нечто странное. Пока она изучала данные из далекой-далекой галактики под названием CEERS 1019. Она опубликовала их свет более 13 миллиардов лет назад, когда Вселенная вращалась, а галактики были маленькими, плохо сформированными скоплениями горячих, молодых, ярких голубых звезд.

Ларсон был озадачен необычайно ярким светом, исходящим из сердца CEERS 1019. «Что это такое?» Я думал.

Вы правильно догадались, что это сверхмассивная черная дыра. Галактике, несмотря на свой молодой возраст, удалось сформировать черную дыру, масса которой, по оценкам ученых, равна 10 миллионам солнц. В отчете Ларсон и ее коллег это описывается как первая обнаруженная сверхмассивная черная дыра.

Волнение на внешних планетах

Прошлый год также начал показывать, что JWST является, по словам астрофизика Гарта Иллингворта, «спектральным центром». Было показано, что он отлично справляется с захватом спектров света, которые он собирает, которые несут информацию о наблюдаемом объекте.

Эта способность привела к одному из первых крупных открытий телескопа: углекислый газ в атмосфере гигантской планеты WASP 39b, вращающейся вокруг далекой звезды. Сама планета не видна с помощью современных технологий. Но когда он проходит перед своей родительской звездой или позади нее, изменения в звездном свете кодируют информацию об атмосфере планеты.

По словам Николь Колон, астрофизика НАСА, до истории планеты никто не делал точных данных об обнаружении углекислого газа в атмосфере экзопланеты.

«В первый раз, когда мы увидели спектральную сигнатуру этой особенности, это было прекрасно», — сказала она. «Это ударило нас по лицу. Это мощный сигнал, и это было здорово».

Чтобы было ясно, ученые, изучающие спектры, смотрят на графическое отображение данных, а не на реальные изображения. Ларсон, обнаружившая сверхмассивную черную дыру, была настолько поражена спектральным изображением яркой центральной области этой галактики, что, как она выразилась, «я никогда не думала смотреть на реальные изображения с JWST».

Именно тогда Карталтепе показал ей изображение галактики, полученное телескопом. Примечательно, что в галактике есть три ярких пятна, одно из которых особенно яркое посередине. Это была сверхмассивная черная дыра Ларсона.

«Я просто начала плакать», — сказала она.