Що побачив за два роки у глибинах космосу телескоп "Джеймс Вебб"

Попри те, що космічний телескоп "Джеймс Вебб" (JWST) запустили на орбіту лише два роки тому, він уже почав змінювати погляди астрономів на те, як зароджувався наш всесвіт. А зроблені ним знімки можна сміливо виставляти на міжнародні конкурси найкращих фотографій космосу.

Залишки наднової зорі, яка вибухнула у сузір'ї Кассіопея. Діаметр основного кільця - близько 15 світлових років.

Телескоп сфотографував Юпітер, найбільшу планету Сонячної системи, в інфрачервоному світлі. Найяскравіші його деталі видно на найбільших висотах: це вершини конвективних аміачних хмар.

Не надто напружуючись, інфрачервона космічна обсерваторія змогла зазирнути у найбільші глибини космосу і показати нам галактики такими, як вони виглядали 13,5 млрд років тому.

Багато з них виявилися яскравішим, масивнішими та краще сформованими, ніж це мало бути, на думку вчених, через такий незначний проміжок часу після Великого вибуху, який стався 13,8 млрд років тому.

"Ми були впевнені, що побачимо розмиті скупчення зірок, але ми також спостерігаємо повністю сформовані галактики з ідеальними спіральними рукавами", - розповіла в інтерв'ю BBC директорка Британського центру астрономічних технологій професорка Джилліан Райт.

"Теоретики вже працюють над тим, щоб з'ясувати, як такі зрілі структури могли зʼявитися на такому ранньому етапі формування всесвіту, і в цьому сенсі "Джеймс Вебб“ по-справжньому змінює наукове мислення".

Цю галактику можна спостерігати в нічному небі за допомогою звичайного бінокля. Але, зрозуміло, найпотужніший на сьогодні космічний телескоп здатний у найдрібніших деталях вивчити її складні спіральні рукави.

Молекулярна хмара Хамелеон I віддалена від Землі на 630 світлових років. У цій хмарі, при температурі -260°C, телескоп виявив крихти льоду, які ніколи раніше не спостерігали.

На цьому знімку телескоп скерував погляд до центру нашої галактики, приблизно туди, де є надмасивна чорна діра. У це важко повірити, але на світлині, що охоплює відстань у приблизно 50 світлових років, вмістилося близько пів мільйона зірок. Блакитний колір дають атоми водню в збудженому стані.

Вчених дивує не тільки ефективність, з якою ці ранні галактики змогли сформувати свої зорі, але й розмір чорних дір, які розташовані у центрі цих галактик. До прикладу, в центрі нашого Чумацького шляху таїться монстр, маса якого в чотири мільярди разів перевищує масу нашого Сонця.

Одна з теорій свідчить, що такі чудовиська утворюються з часом у злитті безлічі чорних дір розміром менше, які самі сформувалися в результаті вибухів наднових зорь.

"Утім, попередні дані, отримані за допомогою JWST, вказують на те, що деякі з цих ранніх гігантів, можливо, повністю минули зоряну стадію", - каже доктор Адам Карналл з Единбурзького університету.

"Адже можливий сценарій, за якого величезні хмари газу в ранньому Всесвіті могли в процесі вибухового колапсу одразу перетворюватися на чорні діри".

NGC 3256 - це результат зіткнення двох галактик близько 500 млн років тому. За таких колізій формуються нові зорі, які своєю чергою підсвічують газ і зоряний пил навколо себе.

Крабоподібна туманність, що є залишками наднової, була відкрита китайськими і арабськими астрономами 1054 року. Вона розташована за 6500 світлових років від нас, у сузір'ї Тельця.

Коли під Різдво 2021 року телескоп "Джеймс Вебб" запустили у космос, очікувалося, що він прослужить близько 10 років. Саме на такий термін розрахували запас палива, необхідний для підтримки стаціонарної орбіти JWST на відстані півтора мільйона кілометрів від Землі.

Однак ракета-носій Ariane змогла настільки точно вивести його на розрахункову орбіту, що на додаткові маневри не довелося витрачати паливо, і тепер його вистачить на 20 років експлуатації, якщо не більше.

А це означає, що астрономам не потрібно поспішати зі своїми спостереженнями, і вони можуть використовувати довгостроковий, стратегічний, так би мовити, підхід до роботи з телескопом.

"Ми думали, що нам доведеться знімати лише вершки, але тепер у цьому немає потреби", - зізнається співробітник НАСА, доктор Ерік Сміт, який бере участь у програмі JWST.

Одним із видів діяльності, яка тепер напевно прискориться, є створення так званих "глибоких полів", тобто детальне вивчення невеликих ділянок небесної сфери, яке дозволяє телескопу вловлювати слабке світло найвіддаленіших галактик.

Можливо, саме так "Джеймсу Веббу" вдасться помітити найперші галактики і навіть окремі зорі, що засяяли у всесвіті.

Планета, яку легко впізнати за кільцем, на знімку виглядає похмуро, і все це через метан в її атмосфері, який сильно поглинає інфрачервоне випромінювання. Зліва видно три місяці Сатурна.

Це зірка-немовля, якій від сили 50 тисяч років, і енергія в ній буквально б'є ключем, вириваючись з обох полюсів і забарвлюючи в рожевий колір молекулярний водень. Уся ця космічна "конструкція" має у поперечнику 1,6 світлового року.

Свого часу космічний телескоп "Хаббл" багато днів "вдивлявся" в одну точку в космосі, проте, на думку доктора Емми Кертіс-Лейк з Університету Хартфордшира, у випадку з "Джеймсом Веббом" такої потреби немає.

У ході Розширеного глибокого екстрагалактичного дослідження (JADES) "Джеймс Вебб" виявив найранішу підтверджену галактику JADES-GS-z13-0, яка виникла лише через 325 млн років після Великого вибуху

Зоряне скупчення IC 348 у Персеї - це тонкі нитки газу і потоки пилу між кластерами яскравих зірок. Там "Джеймс Вебб" виявив коричневого карлика з низькою масою, або, як ще кажуть, зірку, що не відбулася. На фото вона виглядає як об'єкт, що втричі-вчетверо перевищує за масою Юпітер (що для зірки насправді несерйозно).

При цьому доктор Массімо Стіавеллі з Інституту досліджень космосу за допомогою космічного телескопа в Балтиморі мріє виявити первинну зірку, що має ознаки первісного хімічного складу часів Великого вибуху, який би не був забруднений елементами, що виникли пізніше.

"Нам необхідно спостерігати їх у вигляді наднової, що вибухає, - каже глава місії "Джеймса Вебба". - Щоб домогтися цього, нам потрібно рік за роком спостерігати за одними і тими ж ділянками космосу, щоб помітити їх у момент до і відразу після вибуху. Але вони дуже рідкісні, і нам має пощастити".

Еарендел, або Ранкова зоря, виявлена ще телескопом "Хаббл", вважається найвіддаленішою від Землі і першою з усіх відомих зірок.

"Джеймс Вебб" підтвердив, що світло від цієї зорі було випущено через 900 млн років після Великого вибуху і йшло до Землі 12,9 млрд років.

Цю знамениту туманність, де народжуються зорі, можна побачити в нічному небі неозброєним оком. Щоб її перетнути, знадобиться понад чотири роки, за умови, що ваш космічний корабель рухається зі швидкістю світла.

Знімки, зроблені космічним телескопом "Джеймс Вебб", вражають уяву, а тим часом фотографія - далеко не першорядне його завдання.

Понад 70% часу він витрачає на спектроскопічний аналіз космічних об'єктів, завдяки чому астрономи отримують ключову інформацію про хімічний склад, температуру, щільність і швидкість досліджуваних об'єктів.

"Ви можете вважати телескоп гігантським спектрографом, який час від часу робить хороші знімки", - жартує доктор Сміт.

Це подвійна зірка в сузір'ї Змієносця, яка складається з білого субгіганта спектрального класу і білої зорі того ж спектрального класу.

Вони підсвічують газопилову хмару в зірковому скупченні, в якому вони найяскравіші зорі, і перебувають на відстані 400 світлових років від Землі.