Этот новый космический телескоп должен показать, как Вселенная выглядела в детстве

Представьте, что вы ничего не знаете о своем детстве, ничего о том, откуда вы пришли, и проводите годы в поисках ответов. Затем кто-то вручает вам набор фотографий, которые вы только что открыли для себя, когда вы были младенцем. Вы, наконец, сможете исследовать каждую деталь, ища подсказки о себе и о том, как вы стали тем, кто вы есть.

Именно так астрономы однажды запустят в космос долгожданный телескоп стоимостью 10 миллиардов долларов в ближайшие дни. Если все пойдет хорошо, он скоро покажет им, какой была Вселенная. Новый ребенок, примерно 14 миллиардов лет назад.

Космический телескоп Джеймса Уэбба НАСА, самый мощный из когда-либо существовавших космических телескопов, ожидает на своей стартовой площадке во Французской Гвиане. Он должен уметь обнаруживать инфракрасный свет от галактик так далеко, что свет от них путешествовал в космосе почти всю историю Вселенной.

Это означает, что когда астрономы обнаруживают свет от этих звезд и галактик, это будет похоже на получение моментальных снимков из далекого прошлого.

«Мы пытаемся построить историю о том, как появились первые галактики и как эти галактики превратились в галактики, которые мы видим сегодня и в которых живем сегодня», — говорит он. Маруша Брадач, астроном Калифорнийского университета в Дэвисе. «Если у вас не получится начать правильно, действительно трудно сказать, как выглядела вся разработка».

Телескоп или машина времени?

Млечный Путь — прекрасный дом человечества, но Вселенная содержит сотни миллиардов, если не триллионы других галактик.

«Андромеда — ближайшая к нашей галактике большая галактика. Вы можете увидеть ее даже невооруженным глазом, что отчасти круто», — говорит Прада. «Когда вы смотрите на эту галактику, вы видите, что это было 2,2 миллиона лет назад». Это связано с тем, что свету требуется 2,2 миллиона лет, чтобы добраться от галактики Андромеды до Земли.

Используя телескопы, астрономы могли видеть очень далекие галактики, а это значит, что они могли видеть далеко за пределами истории Вселенной. На данный момент самая далекая галактика, обнаруженная космическим телескопом Хаббла, была обнаружена и названа GN-z11.

Для неподготовленного глаза это выглядит как красная точка, но «в основном это похоже на то, как будто мы оглядываемся назад во времени примерно 13,3, 13,4 миллиарда лет назад», — говорит он. Шарлотта Мейсон, доцент кафедры космический центр рассвета из Института Нильса Бора и Копенгагенского университета. «Это всего лишь 300, 400 миллионов лет после Большого взрыва».

Телескоп Хаббла ограничен в плане того, как далеко он может заглянуть в прошлое, поэтому найти эту галактику было для нас удачей. Астрономы открыли его только потому, что десятилетия использования телескопа Хаббл позволили им очистить большую часть неба, а эта конкретная ранняя галактика на удивление яркая.

«Возможно, они имеют большую массу или образуют звезды намного быстрее, чем предсказывают большинство теоретических моделей», — говорит Мейсон. «Уже сейчас с этой галактикой мы начинаем подвергать сомнению некоторые из наших предположений о том, как галактики эволюционировали».

Космический телескоп Джеймса Уэбба сможет предоставить больше информации о многих других древних и даже более старых галактиках, что поможет исследователям. понимать Как галактики формировались и превращались в знакомые формы и структуры, которые мы видим сегодня.

«Нам действительно нужны гораздо лучшие образцы, нам нужно больше галактик, и нам нужно вернуться во времени, чтобы увидеть, как галактики растут», — говорит он. Гарт Эллингворт, астроном Калифорнийского университета в Санта-Крус.

Космический телескоп Джеймса Уэбба обладает технологией, позволяющей вернуться на 100–200 миллионов лет назад после Большого взрыва.

«На самом деле, это период, когда мы думаем, что сформировались первые галактики», — говорит Мейсон.

Этот телескоп, на разработку и изготовление которого потребовались десятилетия, содержит инструменты, позволяющие ученым исследовать химический состав галактик.

Наблюдая, как взрываются первые звезды во вселенной

Мейсон говорит, что «святым Граалем» для ученых, изучающих раннюю Вселенную, является поиск света от первой галактики или первых звезд. Эти первые звезды образовались из элементов, созданных Большим взрывом, особенно из гелия и водорода.

«Они проложили путь для всего последующего образования галактик и звезд», — говорит Мейсон. «Они радикально изменили свое окружение».

Однако шансы увидеть эти звезды с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба невелики. «Вероятно, больше шансов увидеть, как взорвется одна из этих звезд», — говорит Мейсон.

Эти взрывы высвободили бы другие химические элементы, образованные в самых старых звездах, поставив Вселенную на путь, по которому углерод, кислород и другие элементы в конечном итоге стали бы строительными блоками жизни.

Иллингворт считает, что космический телескоп Джеймса Уэбба вообще не сможет увидеть первую звезду.

«Это практически невозможно», — говорит он, добавляя, что даже первые маленькие развивающиеся галактики с небольшим количеством звезд также вряд ли будут обнаружены.

«Но мы вернемся к тому моменту, когда мы действительно начали видеть галактики на очень ранней стадии, чтобы мы могли проследить всю историю, в основном, с тех пор, 200 миллионов лет после Большого взрыва, до настоящего времени», — говорит Иллингворт. «Это потрясающе для такого телескопа».

Мейсон отмечает, что люди давно смотрели в небо и пытались понять наше место во Вселенной, а космический телескоп Джеймса Уэбба — последний шаг вперед в этом древнем исследовании.

«Как мы сюда попали? Какова история нашей Вселенной, которая привела нас к тому моменту, когда мы можем сидеть здесь и думать об этом?» Она спрашивает. «Для меня это действительно означает начинать с самого начала. Как образовались первые галактики в нашей Вселенной? Потому что это действительно строительные блоки Млечного Пути, в котором мы живем».

Авторское право 2021 NPR. Чтобы узнать больше, посетите https://www.npr.org.