Вероятно, мы никогда не достигнем не то что далеких галактик, а вообще других. Мы никогда не увидим то, что лежит за горизонтом вселенной – пространство расширяется там быстрее скорости света. Но можно попытаться увидеть последний предел – то, что вообще возможно увидеть. Галактики, образованные почти сразу же после великого начала. Самые далекие объекты, возраст которых – тринадцать миллиардов лет. Свет, который они выпустили, только сейчас дошел до нас – спустя тринадцать миллиардов лет. Первый свет во вселенной.
Но инструмент для этого нужен нетривиальный. И разместить его нужно в строго подходящем месте.
И в 2021 году такой инструмент появился. Космический телескоп «Джеймс Уэбб», запущенный в конце 2021 года, открыл новую эру в
астрономии и астрофизике. Его уникальные возможности — работа в инфракрасном диапазоне, высокая чувствительность и разрешающая способность — позволили заглянуть в самые ранние эпохи Вселенной и изучить объекты, ранее недоступные для наблюдений.
Назван телескоп в честь директора НАСА Джеймса Уэбба, который стоял во главе космической программы Аполлон.
Космический телескоп Уэбб – самое последнее слово в технологиях. Это орбитальная инфракрасная лаборатория. Самый крупный космический телескоп с самым большим зеркалом общим диаметром шесть с половиной метров.
Это совсем немаленький объект, который располагается не на орбите Земли, а в точке Лагранжа системы Земли и Солнца в полутора миллионах километров от Земли в противоположную Солнцу сторону. Масса обсерватории – более шести тонн. Ее работа рассчитана на срок от десяти до двадцати лет.
25 декабря 2021 года обсерватория Джеймс Уэбб была отправлена в космос ракетой Ариан-5
Проект — результат международного сотрудничества 17 стран, во главе которых стоит НАСА.
Первичными задачами космической обсерватории являются: обнаружение света первых звёзд и галактик, сформированных после Большого взрыва, изучение формирования и развития галактик, звёзд, планетных систем и происхождения жизни. Также «Джеймс Уэбб» сможет рассказать о том, когда и где началась реионизация Вселенной и что её вызвало. «Джеймсу Уэббу» предстоит выяснить, как выглядели галактики во временном периоде начиная с 400 тыс. лет после Большого взрыва до 400 млн лет после Большого взрыва, недоступном для обычных телескопов не по причине недостаточной разрешающей способности, а в силу Красного смещения, за счёт, в том числе, эффекта Доплера, уводящего оптическое излучение этих объектов в инфракрасный диапазон.
Уэбб работает уже пятый год и за это время сделано множество открытий.
1. Понимание ранней Вселенной и формирования галактик
Телескоп обнаружил галактики с красным смещением 13–14, существовавшие всего через 300 млн лет после Большого взрыва. Это:
· позволяет уточнить модели эволюции Вселенной;
· даёт возможность изучить первые поколения звёзд и галактик;
· помогает понять, как формировались крупномасштабные структуры космоса.
Открытие чёрной дыры в галактике GN‑z11 (через 400 млн лет после Большого взрыва) и массивной галактики ZF‑UDS‑7329 (через 800 млн лет) ставит под вопрос существующие теории формирования галактик и чёрных дыр. Эти находки требуют пересмотра представлений о том, как быстро могли накапливаться масса и структура в ранней Вселенной.
2. Изучение экзопланет и поиск условий для жизни
«Джеймс Уэбб» впервые надёжно обнаружил углекислый газ (CO2) в атмосфере экзопланеты WASP‑39 b и подтвердил наличие паров воды в атмосфере WASP‑96 b. Это имеет огромное значение. Телескоп демонстрирует, что можно детально анализировать состав атмосфер далёких планет. В перспективе это позволит искать химические маркеры жизни (например, кислород, метан в определённых сочетаниях).
· Классификация экзопланет. Данные помогают понять разнообразие планетарных систем и условия на их поверхностях.
3. Процессы звездообразования
Детальные снимки «Столпов творения», туманности Ориона и других регионов звездообразования показали:
· сложную структуру пылевых и газовых облаков, из которых рождаются звёзды;
· молодые звёзды, скрытые от оптических телескопов;
· динамику взаимодействия звёзд с окружающей средой.
Эти наблюдения помогают уточнить модели рождения звёзд и планетных систем, включая условия, при которых могут формироваться планеты земного типа.
4. Исследование «планет-изгоев»
Открытие шести свободно плавающих объектов в туманности NGC 1333 (так называемых «планет-изгоев») расширяет понимание разнообразия небесных тел:
· эти объекты не связаны со звёздами, но по массе сопоставимы с газовыми гигантами;
· один из них имеет пылевой диск — возможно, вокруг него формируется мини-планетная система;
· это ставит вопросы о механизмах формирования таких объектов: могли ли они быть выброшены из своих систем или образовались самостоятельно?
5. Уточнение космологических моделей
Наблюдения за далёкими галактиками и скоплениями (например, SMACS 0723) дают данные для:
· проверки теории инфляции и моделей Большого взрыва;
· изучения распределения тёмной материи через гравитационное линзирование;
· уточнения скорости расширения Вселенной.
6. Технологический прорыв и новые возможности
Успешная работа «Джеймса Уэбба» демонстрирует:
· потенциал инфракрасной астрономии для изучения холодных и далёких объектов;
· эффективность новых технологий (например, сегментированного зеркала, криогенных датчиков);
· возможность международного сотрудничества в масштабных научных проектах (телескоп создан NASA, ESA и CSA).