С июля 2022 года космический телескоп Джеймса Уэбба (NASA) неустанно изучает Вселенную. Благодаря своей беспрецедентной способности обнаруживать и анализировать невидимый ранее инфракрасный свет, Уэбб совершает наблюдения, которые ранее были невозможны, меняя наше представление о космосе — от самых далёких галактик до нашей Солнечной системы.
Уэбб был создан с целью революционизировать астрономию, переписать учебники. И по всем меркам он более чем оправдал ожидания — превзошёл их в степени, о которой учёные не смели и мечтать. С начала научных операций Уэбб выполнил более 860 научных программ, четверть своего времени посвятив созданию изображений, а три четверти — спектроскопии. За три года он собрал почти 550 терабайт данных, что привело к появлению более 1600 научных статей.
Вот несколько примечательных примеров:
* Уэбб специально разработан для наблюдения за «космическим рассветом» — временем в первые миллиарды лет существования Вселенной, когда формировались первые звёзды и галактики. Однако вместо ожидаемых тусклых галактик Уэбб обнаружил удивительно яркие галактики, которые развились в течение 300 миллионов лет после Большого взрыва.
* Были найдены галактики с чёрными дырами, которые кажутся слишком массивными для своего возраста, а также «младенец» — галактика типа Млечного Пути, существовавшая, когда Вселенной было всего 600 миллионов лет.
* Уэбб наблюдал галактики, которые уже «выключились» и перестали формировать звёзды в течение миллиарда лет после Большого взрыва, а также те, которые быстро превратились в современные спиральные галактики с «грандиозным дизайном».
Уэбб выявил новый тип галактик: далёкую популяцию загадочно компактных, ярких, красных галактик, получивших название Little Red Dots («Маленькие красные точки»). Что делает Little Red Dots такими яркими и красными? Освещены ли они плотными группами необычайно ярких звёзд или газом, вращающимся в сверхмассивную чёрную дыру, или и тем и другим? И что с ними случилось?
Уэбб также обнаружил далёкую гравитационно-линзированную сверхновую, изображение которой появляется в трёх разных местах и в трёх разных моментах во время её взрыва.
Исследования атмосферы экзопланет
В то время как космический телескоп Хаббла NASA сделал первое обнаружение газов в атмосфере газового гиганта-экзопланеты (планеты за пределами нашей Солнечной системы), Уэбб вывел исследования на совершенно новый уровень. Уэбб выявил богатый коктейль химических веществ, включая сероводород, аммиак, углекислый газ, метан и диоксид серы — ни одно из которых ранее не было чётко обнаружено в атмосфере за пределами нашей Солнечной системы.
Уэбб также смог изучить экзотические климаты газовых гигантов, как никогда прежде, обнаружив, например, хлопья кремнезёма («снега») в небе газового гиганта WASP-17 b и измерив различия в температуре и облачном покрове между постоянными утренними и вечерними небесами WASP-39 b.
Изучение далёких планет
Обнаружение, не говоря уже об анализе, тонкого слоя газа, окружающего маленькую каменистую планету, — непростая задача, но исключительная способность Уэбба измерять чрезвычайно тонкие изменения в яркости инфракрасного света делает это возможным. Уэбб смог исключить значительную атмосферу на ряде каменистых планет и обнаружил заманчивые признаки монооксида углерода или диоксида углерода на 55 Cancri e, лавовом мире, который вращается вокруг похожей на Солнце звезды.
Детальное изображение структуры галактик
Мы уже знали, что галактики — это скопления звёзд, планет, пыли, газа, тёмной материи и чёрных дыр: космические города, где звёзды формируются, живут, умирают и перерабатываются в следующее поколение. Но мы никогда не могли увидеть структуру галактики и взаимодействие между звёздами и их окружением в таких деталях. Инфракрасное зрение Уэбба раскрывает нити пыли, которые прослеживаются по спиральным рукавам, старые звёздные скопления, составляющие галактические ядра, недавно формирующиеся звёзды, всё ещё заключённые в плотные коконы светящейся пыли и газа, и скопления горячих молодых звёзд, проделывающих огромные полости в пыли.
Новые открытия в Солнечной системе
Среди ледяных «океанских миров» нашей Солнечной системы спутник Сатурна Энцелад может быть самым интригующим. Миссия Cassini NASA впервые обнаружила водяные шлейфы, выходящие из его южного полюса. Но только Уэбб смог раскрыть истинный масштаб шлейфа в виде обширного облака, простирающегося более чем на 6000 миль, примерно в 20 раз шире самого Энцелада.
Уникальные наблюдения Уэбба за кольцами, полярными сияниями, облаками, ветрами, льдами, газами и другими материалами и явлениями в Солнечной системе помогают нам лучше понять, из чего состоит наше космическое соседство и как оно менялось с течением времени.
В 2024 году астрономы обнаружили астероид, который, по предварительным расчётам, имел шанс столкнуться с Землёй. Уэбб смог измерить объект, который оказался размером с 15-этажный дом. Хотя этот конкретный астероид больше не считается угрозой для Земли, исследование продемонстрировало способность Уэбба оценивать опасность.
Уэбб также оказал поддержку миссии NASA Double Asteroid Redirection Test (DART), которая преднамеренно столкнулась с двойной системой астероидов Дидимос, продемонстрировав, что запланированный удар может отклонить астероид, движущийся по траектории столкновения с Землёй.
За три года работы Уэбб сфокусировал далёкую Вселенную, обнаружив неожиданно яркие и многочисленные галактики. Он выявил новые звёзды в их пыльных коконах, остатки взорвавшихся звёзд и скелеты целых галактик. Он изучал погоду на газовых гигантах и охотился за атмосферами на каменистых планетах. И предоставил новые сведения о жителях нашей Солнечной системы.
Но это только начало. Инженеры подсчитали, что у Уэбба достаточно топлива, чтобы продолжать наблюдения ещё как минимум 20 лет, что даёт нам возможность ответить на дополнительные вопросы, исследовать новые тайны и собрать больше кусочков космической головоломки.