Данные, которые получит Космический телескоп НАСА имени Джеймса Уэбба (JWST), позволят лучше понять, как в ранней Вселенной образовывались первые галактики и звёзды.
После того, как JWST будет запущен — предположительно весной 2019 года — учёные планируют направить его взор на участки неба, лишённые близлежащих звёзд и галактик и известные как Hubble Ultra Deep Field (HUDF) и Great Observatories Origins Deep Survey (GOOODS). Эти исследования входят в список наблюдений, включённых в гарантированное время для учёных, помогавших в разработке телескопа, и поэтому будут в числе первых целей проекта. Для наблюдений HUDF будет применяться камера среднего инфракрасного диапазона (mid-infrared instrument, MIRI), а для GOODS — камера ближнего инфракрасного диапазона (near infrared camera, NIRCam).
Полученные данные помогут определить скорость, с которой шло образование звёзд в разные периоды развития Вселенной. Эти данные будут дополнены уже проведёнными наблюдениями в радиодиапазоне на установке ALMA и в оптическом диапазоне на наземном телескопе VLT.
На знаменитой и ставшей уже легендарной фотографии HUDF учёные насчитали около 10 000 галактик. При этом размер представленного участка неба эквивалентен участку, который вы увидите, если приставите к глазу соломинку от коктейля.
Многие из этих галактик чрезвычайно тусклы — более чем в миллиард раз тусклее объектов, которые способен увидеть человеческий глаз. Это одни из самых старых объектов во Вселенной, которые доступны нашим наблюдениям.
Уэбб будет оснащён самой мощной спектрографической техникой среди всех космических телескопов. По спектру приходящего от галактик света учёные определяют их температуру и химический состав. Эти данные позволят понять, как из галактического газа в первых галактиках возникали звёзды, а также как проходила начальная стадия образования сверхмассивных чёрных дыр — которые, по всей видимости, есть в центре практически любой галактики — и как они влияли на развитие галактики.
Инструмент MIRI способен вести наблюдения в диапазоне длин волн от 5 до 28 микрон. Для сравнения длина волны красного света равна 0,8 микрон. Телескоп Спитцера уже проводил наблюдения HUDF на длине волны 5,6 микрон, но у JWST значительно больше размер зеркала, и он будет способен увидеть галактики в 250 раз более тусклые, чем Спитцер. Кроме того, Уэбб обладает лучшим угловым разрешением — это позволит различить близко расположенные галактики.
Телескоп Хаббла разглядел в той части области HUDF, которую будут изучать при помощи JWST, около 4000 галактик. Уэбб должен зарегистрировать около 2000–2500, но в совершенно другом диапазоне длин волн. И галактики, которые найдет JWST, не обязательно будут совпадать с теми, которые увидел Hubble.
Программа наблюдений GOODS , которые проводили всё те же Hubble, Spitzer, а также некоторые другие комические обсерватории, включала в себя участок неба в 30 раз больше, чем HUDF. Телескоп Уэбба, однако, по крайней мере, в первое время ограничится только небольшой частью этого обзора, расположенной вблизи HUDF.
Камера NIRCam сделает фотографии на трёх длинах волн в диапазоне от 0,6 до 5 микрон. Во-первых, будут проведены наблюдения на длине волны 1,15 мкм, доступной также и для Хаббла. Но Уэбб улучшит угловое разрешение в два раза, а чувствительность — в 50 раз. Две другие выбранные длины волны — 2,8 и 3,6 мкм, на которых способен вести наблюдения также Spitzer. Здесь JWST улучшит чувствительность в 100 раз, а угловое разрешение — в 8 раз.
Из-за расширения Вселенной свет, который мы ловим от дальних объектов, приходит к нам сдвинутым по длине волны в большую сторону (так называемое «красное смещение»). Это значит, что если мы ловим свет в ближнем или среднем инфракрасном диапазоне, то галактика испустила его в оптическом или даже ультрафиолетовом диапазоне. Именно по этой причине, телескоп Джеймса Уэбба был разработан для работы в этом диапазоне длин волн.
Напомню, что JWST — это большой международный проект, который реализуется не только НАСА, но и Европейским космическим агентством (ЕКА) и Канадским космическим агентством (ККА), а также целым рядом научных организаций по всему миру. Например, инструмент MIRI был создан ЕКА с участием учёных и инженеров из нескольких европейских стран в коллаборации с Лабораторией реактивного движения НАСА и другими группами, работающими в США. NIRCam создана компанией Lockheed Martin и Аризонским университетом в Тусоне.
Читайте также
Получено детальное изображение звезды Антарес
Насколько масштабна Вселенная?
Подписывайтесь также на мой телеграм-канал.
