Телескоп Уэбба только начинает свою работу

БАЛТИМОР. До сих пор это было радужным зрелищем с неба: бескрайнее черное пространство, изобилующее непостижимо далекими, непостижимыми пятнами света. Призрачные изображения Нептуна, Юпитера и других соседей, которые, как нам казалось, мы уже знали. Туманности и галактики, видимые проникающими инфракрасными глазами космического телескопа Джеймса Уэбба.

Телескоп, названный в честь Джеймса Уэбба, директора НАСА во время разгона для высадки на Луну Аполлона, является совместным проектом НАСА, Европейского космического агентства и Канадского космического агентства. Он запустил Рождество год назад — после двух десятилетий проблем и 10 миллиардов долларов — тогда миссия по наблюдению за вселенной В длинах волн, невидимых человеческому глазу. Благодаря главному зеркалу шириной 21 фут Уэбб в семь раз мощнее своего предшественника, космического телескопа Хаббл. В зависимости от метода расчета один час наблюдения на телескопе может стоить НАСА 19 000 долларов и более.

Но ни НАСА, ни астрономы не заплатили все эти деньги и политический капитал только за красивые снимки — и никто не жалуется.

«Первые изображения были только началом», — сказала Нэнси Левинсон, исполняющая обязанности директора Научного института космического телескопа, который управляет и Уэббом, и Хабблом. «Необходимо больше, чтобы превратить это в настоящую науку».

В течение трех декабрьских дней около 200 астрономов заполнили зал института, чтобы услышать и обсудить первые результаты работы телескопа. По словам организаторов, в сети было замечено еще около 300 человек. Мероприятие было запоздалым празднованием успешного запуска и открытия Webb и предварительным просмотром его светлого будущего.

Один за другим астрономы выходили на подиум, быстро болтали, чтобы соблюсти 12-минутный лимит, и погрузились в мир открытий. Галактики, которые даже в своей относительной молодости уже произвели сверхмассивные черные дыры. Атмосферные исследования некоторых из семи скалистых экзопланет, вращающихся вокруг Trappist 1, красного карлика, который может содержать обитаемые планеты. (Данные свидетельствуют о том, что по крайней мере на двух экзопланетах отсутствуют массивные атмосферы из первичного водорода, которые задушили бы жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, но могут иметь слабые атмосферы из более плотных молекул, таких как вода или углекислый газ.)

«Мы в деле», — заявил Бьорн Бенеке из Монреальского университета, предоставив данные об экзопланете.

Меган Рейтер из Университета Райса взяла своих коллег в «глубокое погружение» через космические утесы, облачный очаг звездообразования в созвездии Киля, когда-то любимом кусочке небесной конфеты. Он отслеживает, как струи новых звезд, ударные волны и ионизирующее излучение близлежащих, более массивных звезд, рожденных при высокой температуре, постоянно меняют космическую географию и вызывают образование новых звезд.

«Это может быть моделью того, через что прошло наше Солнце, когда оно формировалось», — сказал доктор Райтер в интервью.

Между презентациями, в кулуарах и в коридорах ведущие астрономы, присутствовавшие в 1989 году, когда впервые обсуждалась идея телескопа Уэбба, поздравляют друг друга и делятся военными историями о разработке телескопа. Они громко ахнули, когда дети представили данные, которые превзошли их достижения с Хабблом.

Джейн Ригби, научный сотрудник проекта эксплуатации телескопа, вспоминала свои эмоциональные потрясения год назад, когда телескоп был наконец близок к запуску. Инструмент предназначен для развертывания в космосе — сложный процесс с 344 «точечными отказами» — и только доктор Ригби может сосчитать их снова и снова.

«Я отрицала это», — сказала она в Балтиморе. Но запуск и развертывание прошли безупречно. Теперь она сказала: «Я живу мечтой».

Гарт Иллингворт, астроном из Калифорнийского университета в Санта-Круз, который в 1989 году председательствовал на ключевом совещании в Научном институте космического телескопа, которое в конечном итоге привело к Уэббу, просто сказал: «Я просто поражен».

На приеме после первого дня встречи Джон Мазер из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА и ведущий научный сотрудник проекта «Уэбб» с самого начала подняли бокалы за 20 000 человек, построивших телескоп, за 600 астрономов, испытавших его в космосе, и за новое поколение ученых, которые будут его использовать.

«Некоторые из вас еще даже не родились, когда мы начали это планировать», — сказал он. «Давай!»

дорожная машина

На данный момент телескоп, оснащенный камерами, спектрометрами и другими инструментами, превзошел все ожидания. (Его аналитическая мощность вдвое превышает заявленную.) Доктор Ригби сообщает, что благодаря безупречному запуску телескопа у него осталось достаточно топлива для маневрирования, чтобы он работал в течение 26 или более лет.

«Это счастливые цифры», — сказала она, пока она и ее коллеги обрабатывали статистику производительности своих машин. Доктор Ригби предупредил, что инструменты телескопа все еще калибруются, поэтому цифры могут измениться. Приготовьтесь пересчитать свои результаты одним нажатием кнопки, я сказал группе астрономов в холле: «Иначе вы будете ненавидеть свою жизнь».

Возможно, самый большой сюрприз Уэбба на данный момент связан с событиями в начале тысячелетия Вселенной. Похоже, что галактики формировались, порождали и питали звезды быстрее, чем предполагают проверенные в бою космологические модели.

«Как галактики движутся так быстро?» — спросил Адам Рисс, лауреат Нобелевской премии по физике и космолог из Университета Джона Хопкинса, присутствовавший сегодня.

Изучение этой области — «космической весны», как назвал ее один астроном, — является целью нескольких международных совместных проектов с такими аббревиатурами, как JADES (расширенное глубокое внегалактическое исследование), CEERS (космическая эволюция для науки о ранних запусках) и GLASS (линза Гризма). расширенный обзор из космоса) и PEARLS (Основные внегалактические регионы для науки о реионизации и линзировании).

Инфракрасное зрение Уэбба занимает центральное место в этих усилиях. По мере расширения Вселенной далекие галактики и небесные тела удаляются от Земли так быстро, что их свет растягивается и трансформируется в невидимые инфракрасные волны. После определенного момента самые далекие галактики удаляются так быстро, их свет вытягивается по длине волны, что его не видно даже в телескоп Хаббл.

Телескоп Уэбба был разработан для обнаружения и исследования этих областей, которые представляют вселенную возрастом всего лишь миллиард лет, когда первые галактики начали процветать со звездами.

«Требуется время, чтобы вещество остыло и стало достаточно плотным, чтобы зажечь звезды», — отметила Эмма Кертис Лейк из Университета Хартфордшира и член команды JADES. Она добавила, что скорость звездообразования достигла пика, когда Вселенной было четыре миллиарда лет, и с тех пор она снижается. Сейчас Вселенной 13,8 миллиардов лет.

Астрономы измеряют космические расстояния с помощью параметра, называемого красным смещением, который показывает, насколько растянут свет, исходящий от удаленного объекта. Всего несколько месяцев назад высоким красным смещением считалось красное смещение 8, что соответствует времени, когда Вселенной было около 646 миллионов лет. Благодаря доктору Кертис Лейк и ее коллегам стандартное красное смещение сейчас составляет 13,2, что соответствует возрасту Вселенной всего 325 миллионов лет.

Доктор Кертис-Лейк и ее команда направили телескоп на участок неба под названием Юг Бога в поисках галактик, которые Хаббл не мог обнаружить. Конечно же, их было четверо, призраки в дымке Жара Творения. Последующие измерения подтвердили, что она действительно возвращалась в прошлое.

«Мы не хотели говорить, что так думали — публично», — сказал член JADES Брант Робертсон из Калифорнийского университета в Санта-Круз.

Ожидается, что запись продержится недолго. Коллаборация CEERS сообщила о галактике-кандидате Он может иметь красное смещение 16так как Вселенной было всего 250 миллионов лет.

Эксперты уже спорят, раскрывают ли эти перегруженные галактики что-то фундаментальное и упускаемое из виду в современных теориях ранней Вселенной. Возможно, какое-то поле или влияние усилило гравитацию в то время, ускорив рост галактик и черных дыр. Или, возможно, расхождения просто отражают научный скептицизм в отношении запутанных деталей — «гастрофизики» — звездообразования.

За последние 20 лет астрономы усовершенствовали прочную «стандартную модель» Вселенной, состоящую из темной энергии, темной материи и небольшой группы атомарной материи. Еще слишком рано ломать эту парадигму, сказал в интервью доктор Кертис Лейк. У Уэбба, возможно, впереди было три десятилетия слежки. «Мы находимся на ранних стадиях», — сказала она.

Заключительная речь была посвящена доктору Мазеру. Он ограничил историю телескопа, поблагодарив Барбару Микульски, бывшего сенатора от Мэриленда, которая поддержала проект в 2011 году, когда он находился под угрозой закрытия. Он также рассказал о следующем крупном проекте НАСА: 12-метровом космическом телескопе под названием «Обсерватория обитаемых миров», который занимается поиском и изучением планет.

Он сказал: «Все, что мы сделали, того стоило». «Итак, мы здесь: это гала-вечеринка, чтобы взглянуть на то, что здесь есть. Это не последнее, что мы собираемся сделать».