Как космический телескоп Джеймса Уэбба изменил астрономию за первый год своего существования

По мере приближения прошлогоднего Рождества астрономы и любители космоса со всего мира собрались, чтобы стать свидетелями долгожданного запуска космического телескопа Джеймса Уэбба. Несмотря на выдающееся инженерное решение, телескоп не обошлось без противоречий — от превышения бюджета и отставания от графика до того, что его назвали в честь бывшего администратора НАСА, которого обвинили в гомофобия.

Несмотря на разногласия вокруг названия и даты телескопа, в этом году стало совершенно ясно одно: научные возможности JWST замечательны. Его научная деятельность началась в июле 2022 года, и он уже позволил астрономам получить новые перспективы и разгадать тайны по широкому кругу космических тем.

Ближайшая цель JWST — один из самых амбициозных проектов в современной истории астрономии: повторно посетить некоторые из самых первых галактик, которые сформировались, когда Вселенная была совершенно новой.

Поскольку свету требуется время, чтобы добраться от своего источника до нас здесь, на Земле, глядя на очень далекие галактики, астрономы фактически могут оглянуться назад во времени, чтобы увидеть самые старые галактики, сформировавшиеся более 13 миллиардов лет назад.

Хотя он был там Некоторые противоречия Астрономы обсуждали точность некоторых из первых обнаружений ранних галактик — инструмент JWST не был полностью откалиброван, поэтому было пространство для маневра в отношении точного возраста самых далеких галактик — недавние результаты подтвердили идею о том, что JWST обнаружил галактики. с первых 350 миллионов лет после Большого Взрыва.

Это делает эти галактики самыми старыми из когда-либо наблюдавшихся, и у них были некоторые сюрпризы, например, они были намного ярче, чем ожидалось. Это означает, что нам еще многое предстоит узнать о том, как формировались галактики в ранней Вселенной.

Эти ранние галактики идентифицируются с помощью обзоров и Фотографии глубокого поля, который использует Уэбба для просмотра больших участков неба, которые на первый взгляд могут показаться пустыми. Эти регионы не содержат ярких объектов, подобных планетам Солнечной системы, и расположены далеко от центра нашей галактики, что позволяет астрономам вести поиски вглубь космоса для обнаружения этих чрезвычайно далеких объектов.

JWST впервые смог обнаружить углекислый газ в атмосфере экзопланеты, а недавно также обнаружил множество других соединений в атмосфере WASP-39b, включая водяной пар и диоксид серы. Это означает не только то, что ученые могут видеть состав атмосферы планеты, но они также могут видеть, как атмосфера взаимодействует со светом от звезды-хозяина планеты, поскольку диоксид серы образуется в результате химических реакций со светом.

Изучение атмосфер экзопланет имеет решающее значение, если мы хотим найти планеты, похожие на Землю, и искать жизнь. Инструменты предыдущего поколения могли идентифицировать экзопланеты и предоставлять базовую информацию, такую ​​как их масса или диаметр, а также то, как далеко они вращаются от своей звезды. Но чтобы понять, каково было бы на одной из этих планет, нам нужно знать ее атмосферу. Используя данные JWST, астрономы смогут искать обитаемые планеты далеко за пределами нашей Солнечной системы.

Внимание JWST привлекли не только далекие планеты. Ближе к дому JWST использовался для изучения планет в нашей Солнечной системе, в том числе Нептун и Юпитер, и скоро будет использоваться также для изучения Урана. Глядя в инфракрасном диапазоне, JWST смог идентифицировать такие особенности, как северное сияние Юпитера и четкое изображение Большого Красного Пятна. Кроме того, высокое разрешение телескопа означает, что он может видеть небольшие объекты даже на фоне яркости планет, например, показывать редко наблюдаемые кольца Юпитера. Он также сделал самое четкое изображение колец Нептуна более чем за 30 лет.

Другое крупное исследование JWST в этом году проводилось на Марсе. Марс — наиболее изученная планета за пределами Земли, на которой за многие годы разместилось множество марсоходов, орбитальных аппаратов и спускаемых аппаратов. Это означает, что астрономы достаточно хорошо понимают состав атмосферы и начинают узнавать о ее погодной системе. Марс также трудно изучать с помощью чувствительного космического телескопа, такого как JWST, потому что он такой яркий и такой близкий. Но эти факторы сделали его идеальным полигоном для проверки возможностей нового телескопа.

JWST был использован И камеры, и спектральные устройства для изучения Марса, показывая состав его атмосферы, который почти точно соответствует модели, ожидаемой на основе текущих данных, демонстрируя, насколько точны инструменты JWST для такого типа исследований.

Еще одна цель JWST — узнать о жизненном цикле звезд, который астрономы в настоящее время понимают в общих чертах. Они знают, что облака пыли и газа образуют узлы, которые собирают для них больше материала и коллапсируют, образуя, например, протозвезды, но то, как именно это происходит, требует дополнительных исследований. Они также узнают о регионах, где формируются звезды, и почему звезды имеют тенденцию образовываться в скоплениях.

JWST особенно полезен для изучения этого предмета, поскольку его инфракрасные инструменты позволяют ему заглянуть сквозь облака пыли, чтобы увидеть внутренние области, где формируются звезды. Последние фотографии показывают файл развитие протозвезд И ты отбрасываешь облака и ищешь районы, где звезды плотные, как знаменитая звезда столпы творения в туманности Орла. Отображая эти структуры в разные длины волнИнструменты JWST могут видеть различные особенности образования пыли и звезд.

Говоря о столпах творчества, одно из самых больших наследий JWST в общественном сознании — это потрясающие изображения космоса, которые он снял. От международного волнения, когда в июле были обнародованы первые изображения телескопа, до Новые виды известных достопримечательностей Как и колонки, в этом году веб-изображения были повсюду.

А еще замечательно Туманность Киля И Первое глубокое полеДругие фотографии, о которых стоит задуматься через минуту, включают вырезанные из звезд фигуры Туманность ТарантулПыльные годичные кольца от Двойная звезда Вольфа-Райе 140И сияние потустороннего мира Юпитер в инфракрасном диапазоне.

И фотографии продолжают поступать: Буквально на прошлой неделе была выпущена новая фотография, на которой светящееся сердце Галактика NGC 7469.

Это год, полный удивительных открытий и многое другое впереди.