1. 1
Орбитальный телескоп «Джеймс Уэбб», как новая страница в
исследовании Вселенной и ключ к тайне рождения звезд.
Извечно было стремление Человека к небу, Вселенной, Космосу…Когда-
то в древности люди имели возможность лишь с Земли любоваться красотой
звезд, всматриваясь в глубину ночного неба, ждать мудрых советов и
беспощадных знамений. Прошли тысячелетия на пути
познания…Стремительный бег времени и уникальность человеческого
интеллекта открывают нам дверь в мир новых возможностей. Кто мы? Зачем
мы здесь? Есть ли жизнь на других планетах, или мы одиноки в этой бездонной
Вселенной? Поэтому в своей работе мне бы хотелось осветить главное
событие для всего мира космической отрасли последних месяцев – успешный
запуск и начало работы орбитального телескопа «Джеймс Уэбб». Уже на
текущий момент этот телескоп сделал несколько впечатляющих открытий и
снимков, способных дополнить, расширить или даже полностью изменить
наше представление о Вселенной. Необходимость качественного скачка в этом
направлении изучения Космоса, длительное отсутствие адекватной,
отвечающей запросам времени замены устаревшим орбитальным телескопам
и результаты первых месяцев работы этой орбитальной обсерватории,
сформировали мой интерес к этой теме, где я постараюсь описать
теоретическую часть устройства «Уэбба» и познакомить с уже полученной
информацией, которая по праву заняла первые полосы даже непрофильной
прессы всего мира.
Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (англ. James Webb Space
Telescope, JWST), который первоначально назывался «Космический телескоп
нового поколения» (Next – generation space telescope, NGST), в 2002 году был
переименован в честь второго руководителя НАСА 1
Джеймса Уэбба (1906—
1992). Он возглавлял космическое агентство во время реализации программы
1
Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства — ведомство,
относящееся к федеральному правительству США.
2. 2
«Аполлон»2
. Этот проект — результат международного сотрудничества
множества стран, со значительным вкладом Российской3
, Европейской и
Канадской космических отраслей. Из главных инженерных решений стоит
выделить идею сделать первичное зеркало телескопа не цельным, а из
складываемых сегментов, которые будут раскрыты на орбите, так как диаметр
первичного зеркала не позволил бы его разместить в ракете – носителе
«Ариан-5»4
. Первичное зеркало телескопа «Джеймс Уэбб» является
сегментированным и состоит из восемнадцати шестиугольных сегментов,
изготовленных из позолоченного бериллия. Размер каждого из сегментов
составляет 1,32 метра, которые вместе объединяются в одно зеркало общим
диаметром 6,5 метра. Это даёт телескопу площадь сбора света примерно в
пять, шесть раз больше, чем у зеркала телескопа «Хаббл»5
. В отличие от
«Хаббла», который ведёт наблюдения в ближнем ультрафиолетовом, видимом
и ближнем инфракрасном спектрах, телескоп «Джеймс Уэбб» ведёт
наблюдения в более низком диапазоне частот, это позволяет ему наблюдать
наиболее далёкие объекты во Вселенной. Телескоп защищён пятислойным
тепловым экраном, чтобы он мог работать в инфракрасном диапазоне
излучения и наблюдать слабые сигналы без помех от любых других
источников тепла. Размещение телескопа в космосе даёт возможность
регистрировать электромагнитное излучение в диапазонах, в которых земная
атмосфера не прозрачна; в первую очередь – в инфракрасном. Благодаря
отсутствию влияния атмосферы, разрешающая способность телескопа в десять
раз больше, чем у аналогичного телескопа, расположенного на Земле.
2
Программа «Аполлон» — программа пилотируемых космических полётов космического агентства НАСА,
принятая в 1961 году, с целью осуществления первой пилотируемой высадки на Луну, и завершённая в 1975
году.
3
Государственная корпорация по космической деятельности «Роскосмос» — российская корпорация,
управляющая космической отраслью страны, созданная в 2015 году путём преобразования Федерального
космического агентства «Роскосмос».
4
«Ариан 5» — европейская одноразовая тяжёлая ракета-носитель семейства Ариан, предназначена для
выведения полезной нагрузки на низкую опорную орбиту или геопереходную орбиту. Производится
Европейским космическим агентством, основной подрядчик — European Astrium Space Transportation.
5
Космический телескоп «Хаббл» — автоматическая обсерватория (телескоп) на орбите вокруг Земли,
названная в честь американского астронома Эдвина Хаббла. «Хаббл» входит в число Больших
обсерваторий. Запущен 24 апреля 1990 года.
3. 3
Двадцать пятого декабря 2021 года телескоп был успешно запущен с
космодрома Куру6
при помощи ракеты «Ариан – 5». Первые научные
исследования начались летом 2022 года. Время службы телескопа ограничено
запасом топлива для маневрирования. Первоначальный расчёт был на пять-
десять лет. Однако при запуске удалось совершить крайне удачный манёвр и
текущий запас топлива сейчас ограничен двадцатью годами, однако не все
приборы телескопа смогут проработать столько времени. На орбите, до
запуска «Уэбба», уже находилось несколько орбитальных обсерваторий, так
зачем же нам нужен «Джеймс Уэбб», если уже есть, например, телескоп
«Хаббл»? «Хаббл» — это заслуженный телескоп, он в космосе уже более 30
лет. Это большой возраст, из-за этого, во-первых, что-то уже начало ломаться,
во-вторых, он идейно устарел. Кроме того, зеркало «Джеймса Уэбба» в
несколько раз больше, чем зеркало «Хаббла». Чем больше зеркало, тем больше
света оно собирает, тем более мелкие объекты мы можем наблюдать. Поэтому
запуск телескопа «Джеймс Уэбб» действительно дает нам надежду на новые
астрономические открытия. Особенность земной атмосферы в том, что она
поглощает излучение в определенных частях спектра. «Джеймс Уэбб»
ориентирован как раз на наблюдение в ближней инфракрасной области. Самые
далекие галактики хорошо видны именно в красной или даже инфракрасной
области спектра и плохо видны в оптической. То, что телескоп «Джеймс Уэбб»
ориентирован на наблюдение в ближней инфракрасной области, означает, что
теоретически, с его помощью мы сможем увидеть очень далекие галактики.
Чем больше расстояние, тем больше времени требуется, чтобы свет его
прошел. Поэтому, когда мы наблюдаем галактику на большом расстоянии от
нас, мы наблюдаем ее в прошлом: свет мог идти до нас миллиарды лет. В
Космосе мы можем наблюдать объекты в более высоком разрешении, которые
6
Гвианский космический центр (фр. Centre spatial guyanais), международное название FRENCH GUIANA
(сокр. FRGUI) — космодром, расположенный во французском департаменте Гвиана в северо-восточной
части Южной Америки на побережье Атлантического океана, в полосе территории длиной 60 км и шириной
20 км между городами Куру и Синнамари, в 50 км от административного центра департамента, города
Кайенна.
4. 4
на Земле размывает дрожание атмосферы. Наблюдение из космоса позволяет
видеть самые компактные объекты во всех деталях, например, экзопланеты.
Это холодные объекты. Они сами не производят излучение, только отражают
его. Поэтому их также изучают в инфракрасной области спектра, и «Джеймс
Уэбб» хорошо для этого подходит. Сейчас ученые ищут Планеты у других
звезд, составляют статистику: какого они размера, какая у них температура.
Но это начальный этап исследования возможности зарождения жизни на
других планетах, поэтому мы пока не разделяем небесные тела по этому
признаку. Какие же условия должны быть на планете, чтобы на ней можно
было найти цивилизацию, — это сложный вопрос. Эти невероятные
возможности телескопа сулят действительно феноменальные перспективы для
науки. Но будет ли у российских ученых полноценный доступ к данным с
телескопом«Джеймса Уэбба»? В астрономии все очень грамотно устроено:
ученые давно поняли, что то количество данных, которые получают
современные телескопы, не в состоянии обработать не только один человек,
но даже одна страна. Например, после того, как запустили телескоп «Хаббл»,
были созданы общие архивы данных, доступ к которым открыт для всех
ученых. У «Джеймса Уэбба», как и у других крупных телескопов, и наземных,
и находящихся в космосе, будет свой архив данных. Поэтому любой астроном,
в том числе российский, сможет поработать с ним. Девятого января 2022 года
телескоп успешно развернул все свои системы и перешёл в полностью рабочее
состояние, а двадцать четвертого января 2022 года он успешно вышел на
необходимую орбиту. Охлаждение до рабочей температуры заняло несколько
недель, а затем начались окончательные процедуры калибровки.
Одиннадцатого марта 2022 года команда космического телескопа завершила
критически важный этап выравнивания зеркал. Тест оптических параметров
системы показал, что они не только соответствуют ожиданиям, но и
превосходят их. Кроме этого не было выявлено никаких проблем, влияющих
на работу обсерватории, и теперь он может собирать свет от удаленных
объектов и передавать его своим инструментам. А уже одиннадцатого июля
5. 5
2022 года командой проекта была представлена первая фотография от
космического телескопа. Целью снимка стали массивные скопления галактик
«SMACS 0723», удаленные от Земли более чем на четыре миллиарда световых
лет. Двенадцатого июля было опубликовано еще три полноцветных снимка,
полученных «Уэббом». На первом представлены пылевые «горы» Туманности
Киля – одной из самых больших и ярких туманностей на небе. На втором
показана великолепная планетарная туманность – Южное Кольцо. Она
представляет собой расширяющееся газовое облако, окружающее
умирающую звезду. На третьем, заключительном снимке, красуется
компактная группа из пяти галактик – Квинтет Стефана. Объект удален от нас
на двести девяносто миллионов световых лет в направлении созвездия Пегас.
Четыре из пяти галактик в квинтете заперты в «космическом танце»
повторяющихся взаимодействий. Более подробно о других, не менее
интересных фактах и возможностях этого орбитального космического
телескопа, я постараюсь представить в своем будущем Проекте, над которым
сейчас активно работаю.
Несмотря на тысячи лет наблюдения человечества за Звездами, процесс
звездообразования по – прежнему хранит множество загадок, так как
предыдущие «инструменты наблюдения» уже не способны получить такие
четкие изображения того, что происходит за густыми облаками звездных…
«яслей». Чем на большее расстояние мы можем заглянуть, тем более ранние
эпохи в жизни Галактик мы видим и можем, наконец, «поймать». Поймать ту
эпоху, когда галактики только – только родились. А это уже задача… изучения
эволюции Вселенной, когда человечество поймет, как же она, эта Вселенная,
развивалась. Вот почему этот современный Космический телескоп «Джеймс
Уэбб» уже начал раскрывать невиданную ранее Вселенную… и именно эти
наблюдения знаменуют начало переписывания истории создания звезд.
6. 6
Приложение.
Рисунок 1. Полностью собранный космический телескоп NASA «James Webb». Credit: NASA/Chris Gunn
Рисунок 2. Звезда 2MASS J17554042+6551277, которая использовалась для оценки успешности выравнивания зеркал.
Credit: NASA/STScI
8. 8
Рисунок 5. Снимок планетарной туманности Южное Кольцо, полученный космическим
телескопом «James Webb». Credit: NASA
Рисунок 6. Снимок группы из пяти галактик Квинтет Стефана, полученный
космическим телескопом «James Webb». Credit: NASA
9. 9
Рисунок 7. Снимок группы из пяти галактик Квинтет Стефана, полученный космическим телескопом
«James Webb». Credit: NASA
Рисунок 8. Снимок Юпитера и его окружения, полученный космическим телескопом NASA «James
Webb». Credit: NASA, ESA, Jupiter ERS Team; image processing by Ricardo Hueso (UPV/EHU) and Judy Schmidt
10. 10
Рисунок 9. Двойная звезда WR 140 и ее необычное окружение. Credit:
JWST/MIRI/Judy Schmidt
Рисунок 10. Снимок Туманности Тарантул, полученный космическим телескопом «James Webb». Скопление молодых
звезд выделяется ярким голубым свечением в центре питомника. Credit: NASA, ESA, CSA, and STScI
