Космический телескоп имени Джеймса Уэбба (JWST) — крупнейший и самый мощный космический телескоп на сегодняшний день. Инфракрасная космическая обсерватория НАСА была запущена 25 декабря 2021 года с космодрома ЕКА в Куру во Французской Гвиане в 7:20 утра по восточному времени (12:20 по Гринвичу; 9:20 утра по местному времени в Куру) на борту ракеты-носителя Arianespace Ariane 5. Телескоп «Джеймс Уэбб» стоимостью 10 миллиардов долларов исследует космос, чтобы раскрыть историю Вселенной от Большого взрыва до образования экзопланет и далее.
Это одна из обсерваторий НАСА, гигантских космических инструментов, включающих в себя, подобно космическому телескопу «Хаббл», который всматривается в глубины Вселенной. JWST будет вращаться вокруг Солнца, вокруг второй точки Лагранжа (L2), на расстоянии почти 1 миллиона миль (1,5 миллиона километров) от Земли. Размер главного зеркала: 21,3 фута (6,5 метра) в поперечнике. Солнцезащитный козырек: 69,5 футов на 46,5 футов (22 метра на 12 метров). Масса: 14 300 фунтов (6 500 кг). Об этом сообщалось в издании: «Астрофизика в следующем десятилетии: космический телескоп имени Джеймса Уэбба и сопутствующие объекты» (Труды конференции «Астрофизика и космическая наука»).
Главное зеркало космического телескопа имени Джеймса Уэбба диаметром 21,3 фута (6,5 метра). NASA/C. Gunn
JWST потребовалось 30 дней, чтобы преодолеть расстояние почти в миллион миль (1,5 миллиона километров) до своей постоянной точки притяжения: точки Лагранжа 2 — гравитационно стабильного места в космосе. 24 января 2022 года телескоп достиг точки Лагранжа L2, второй точки Лагранжа между Солнцем и Землей.
L2 — это точка в космосе около Земли, расположенная напротив Солнца; эта орбита позволяет телескопу оставаться на одной линии с Землей при его вращении вокруг Солнца. Это место часто использовалось несколькими другими космическими телескопами, включая космический телескоп «Гершель» и космическую обсерваторию «Планк».
По данным НАСА, космический телескоп имени Джеймса Уэбба сосредоточится на четырех основных областях: первый свет во Вселенной, образование галактик в ранней Вселенной, рождение звезд и протопланетных систем, а также планет (включая происхождение жизни).
Космический телескоп имени Джеймса Уэбба от NASA теперь может делать четкие снимки небесных объектов с помощью нескольких инструментов, сообщило агентство 28 апреля 2022 года. NASA/STScI
11 июля 2022 года НАСА объявило, что все 17 «режимов» научных инструментов обсерватории полностью проверены и что космический телескоп Джеймса Уэбба готов начать свою эпическую научную миссию.
Мощный телескоп JWST, как и его предшественник, космический телескоп «Хаббл» , делает потрясающие снимки небесных объектов. К счастью для астрономов, космический телескоп «Хаббл» остаётся в хорошем состоянии, и два телескопа будут работать вместе в течение первых лет работы JWST. JWST также будет изучать экзопланеты, ранее открытые космическому телескопому «Кеплер», и продолжать наблюдения в режиме реального времени с наземных космических телескопов.
«Селфи» демонстрирует 18 сегментов главного зеркала космического телескопа имени Джеймса Уэбба, видимых специальной камерой внутри прибора NIRCam. НАСА
Телескоп «Джеймс Уэбб» — результат международного сотрудничества НАСА, Европейского космического агентства (ЕКА) и Канадского космического агентства. По данным НАСА, в проекте JWST приняли участие более 300 университетов, организаций и компаний из 29 штатов США и 14 стран.
JWST работает практически как любой телескоп: его основная задача — улавливать свет и фокусировать его, чтобы мы могли видеть дальше. Однако есть и множество отличий: JWST видит в другой части электромагнитного спектра, чем наши глаза. Мы видим видимый свет, а JWST — инфракрасный, или «тепловой», как камера ночного видения. Кроме того, он очень большой, поэтому может улавливать гораздо больше света и, следовательно, видеть более удалённые, более мелкие и холодные объекты. Этому также способствует и то, что он находится в космосе, поскольку ему не нужно смотреть сквозь атмосферу, которая блокирует множество действительно полезной и интересной информации.
Первое опубликованное изображение, полученное космическим телескопом имени Джеймса Уэбба, демонстрирует часть мозаики, созданной в течение 25 часов, начиная со 2 февраля 2022 года, в начале процесса выравнивания 18 сегментов зеркала космического телескопа имени Джеймса Уэбба. НАСА
Почему столь отдаленное изображение позволяет JWST видеть галактики в ранней Вселенной?
Чем дальше объект находится во Вселенной, тем быстрее он удаляется от нас. Быстрые объекты испытывают явление, называемое красным смещением, из-за которого они кажутся краснее. В конце концов, находясь очень далеко, объект становится ещё краснее красного и становится инфракрасным. Именно поэтому JWST может видеть дальше, чем любой телескоп, который у нас был до этого.
Свету требуется время, чтобы дойти до нас, поэтому самые удалённые объекты также являются и самыми старыми. Телескопы, такие как «Хаббл» и JWST, заглядывают в прошлое. JWST может видеть дальше, чем «Хаббл», поскольку работает в инфракрасном диапазоне, что позволяет ему заглянуть практически в самое начало Вселенной, 13,7 миллиарда лет назад.
Первое опубликованное научное изображение, полученное космическим телескопом НАСА «Джеймс Уэбб» 11 июля 2022 года, является самым глубоким на сегодняшний день инфракрасным изображением Вселенной. NASA, ESA, CSA и STScI
JWST вращается вокруг точки в космосе, называемой точкой Лагранжа L2. Она находится на расстоянии 1,5 млн км от нас, чтобы тепло Земли не мешало его наблюдению. L2 — это гравитационный колодец, поэтому нельзя тратить меньше топлива на его поддержание, чем если бы он просто парил в случайной точке пространства. Также полезно, что L2 следует за Землей вокруг Солнца, поэтому ученые всегда могут связаться с телескопом и загрузить изображения с него.
Космический аппарат JWST компании NASA был запущен 25 декабря 2021 года с космодрома ЕКА Куру во Французской Гвиане в 7:20 утра по восточному времени (12:20 по Гринвичу; 9:20 утра по местному времени в Куру) с помощью ракеты-носителя Ariane 5 компании Arianespace.
Благодаря успешному и точному запуску НАСА объявило, что у JWST должно быть достаточно топлива, чтобы более чем вдвое увеличить минимальный срок его миссии, составляющий 10 лет. С момента запуска достижения космического телескопа имени Джеймса Уэбба продолжают расти.
Космический телескоп имени Джеймса Уэбба после отделения от ракеты-носителя «Ариан-5», которая доставила его в космос. Это один из последних снимков этого впечатляющего телескопа. ЕКА
Телескоп «Джеймс Уэбб» развернул и испытал ключевую антенну 26 декабря 2021 года. Согласно заявлению НАСА, этот процесс занял около часа. Антенна будет отвечать за двухкратную ежедневную передачу научных данных на Землю. Всего день спустя, 27 декабря, обсерватория вышла за пределы орбиты Луны.
31 декабря 2021 года телескоп «Уэбб» успешно развернул свой массивный солнцезащитный экран. Натяжение пяти слоёв солнцезащитного экрана началось 3 января 2022 года и было завершено на следующий день. Вторичное зеркало телескопа было успешно развернуто и зафиксировано 5 января 2022 года.
Затем, 8 января 2022 года, НАСА объявило, что космический телескоп «Джеймс Уэбб» успешно развернул гигантское главное зеркало и теперь полностью готов к работе. Следующим шагом для «Уэбба» стала юстировка 18 отдельных зеркал, составляющих главное зеркало обсерватории.
Первые научные изображения, полученные космическим телескопом имени Джеймса Уэбба, были официально опубликованы НАСА во время прямой трансляции 12 июля 2022 года в 10:30 по восточному времени (14:30 по Гринвичу). На снимках были запечатлены Космические скалы в туманности Карина, впечатляющая туманность Южное Кольцо, Квинтет Стефана и анализ состава атмосферы газового гиганта экзопланеты WASP-96 b.
Космический телескоп имени Джеймса Уэбба пройдет ряд научных и калибровочных испытаний, включая развертывание солнцезащитного экрана, развертывание телескопа, включение приборов и юстировку телескопа. Future
«Знаете, что меня больше всего волнует?» — сказал Томас Зурбухен, заместитель руководителя НАСА по науке, во время мероприятия после публикации снимков. «Десятки тысяч учёных — и, честно говоря, некоторые из них только что родились, а некоторые даже ещё не родились — получают пользу от этого удивительного телескопа, потому что он будет с нами ещё долгие десятилетия».
До публикации первого изображения и данных Webb уже порадовал несколькими впечатляющими снимками, полученными во время проверки приборов.
11 февраля 2022 года NASA объявило, что JWST сделал первые снимки звёздного света. Первое изображение, полученное телескопом «Уэбб», было изображением звезды HD 84406. Свет от HD84406 был зафиксирован 18 зеркальными сегментами телескопа «Уэбб», расположенными на главном зеркале, что привело к образованию мозаики из 18 разбросанных ярких точек.
«По мере того, как Уэбб будет выравниваться и фокусироваться в течение следующих нескольких месяцев, эти 18 точек постепенно превратятся в одну звезду», — написал в Twitter Томас Зурбухен, заместитель администратора НАСА по управлению научными миссиями.
18 февраля 2022 года NASA опубликовало новое, улучшенное изображение HD84406, на котором 18 несфокусированных копий звезды образуют гексагональную структуру. После того, как обсерватория успешно выровняет отдельные сегменты главного зеркала, она начнёт процесс сложения изображений. В результате 18 изображений будут наложены друг на друга, образуя единое чёткое изображение.
Космический телескоп имени Джеймса Уэбба — крупнейший и самый мощный космический телескоп на сегодняшний день. dima_zel
Уэбб также сделал впечатляющее «селфи» с помощью специальной камеры, установленной внутри прибора NIRCam. Камера предназначена для использования в инженерных и юстировочных целях. На «селфи» видно, что один из сегментов зеркала светится ярче остальных. Это связано с тем, что на тот момент это был единственный сегмент, успешно выровненный и направленный на звезду. Остальные сегменты зеркала были успешно выровнены один за другим.
28 апреля 2022 года NASA объявило в своем заявлении, что космический телескоп имени Джеймса Уэбба завершил этап юстировки, продемонстрировав, что он может получать «четкие, хорошо сфокусированные изображения» с помощью всех четырех своих научных инструментов.
Научные цели JWST в основном разделены на четыре области:
Первый свет и реионизация
Это относится к ранним этапам развития Вселенной после Большого взрыва, давшего начало Вселенной в том виде, в котором мы её знаем сегодня. На первых этапах после Большого взрыва Вселенная представляла собой море частиц (таких как электроны, протоны и нейтроны), и свет не был виден до тех пор, пока Вселенная не остыла настолько, чтобы эти частицы начали объединяться. JWST также будет изучать события после образования первых звёзд; эта эпоха называется «эпохой реионизации», поскольку относится к периоду, когда нейтральный водород был реионизирован (снова обрёл электрический заряд) излучением этих первых звёзд.
Ассамблея галактик
Наблюдение за галактиками — полезный способ понять, как организована материя в гигантских масштабах, что, в свою очередь, даёт нам представление об эволюции Вселенной. Спиральные и эллиптические галактики, которые мы видим сегодня, на самом деле эволюционировали из разных форм на протяжении миллиардов лет, и одна из целей JWST — изучить древнейшие галактики, чтобы лучше понять эту эволюцию. Учёные также пытаются понять, как появилось разнообразие галактик, которые мы видим сегодня, и каковы современные способы их формирования и объединения.
Рождение звезд и протопланетных систем
«Столпы творения» в туманности Орла — одно из самых известных мест рождения звёзд. Звёзды зарождаются в газовых облаках, и по мере их роста создаваемое ими давление излучения выдувает окутывающий их газ (который мог бы быть использован для других звёзд, если бы не был слишком широко рассеян). Однако заглянуть внутрь этого газа сложно. Инфракрасные «глаза» JWST смогут наблюдать за источниками тепла, включая звёзды, рождающиеся в этих коконах.
Планеты и происхождение жизни
За последнее десятилетие было открыто огромное количество экзопланет, в том числе с помощью космического телескопа НАСА «Кеплер», предназначенного для поиска планет. Мощные датчики JWST позволят более детально исследовать эти планеты, включая (в некоторых случаях) получение изображений их атмосфер. Понимание состава атмосфер и условий формирования планет может помочь учёным точнее прогнозировать, пригодны ли те или иные планеты для жизни.
JWST и «Хаббл». JWST оснащен четырьмя научными приборами, которые позволят проводить наблюдения в видимом, ближнем инфракрасном и среднем инфракрасном (от 0,6 до 28,5 микрометров) диапазонах длин волн.
Суть научного прогресса заключается в том, чтобы «стоять на плечах гигантов», и JWST делает именно это, поскольку его научные цели были обусловлены результатами, полученными с помощью космического телескопа «Хаббл».
Космический телескоп «Джеймс Уэбб» и космический телескоп «Хаббл» имеют совершенно разные возможности. drmakkoy через Getty Images
Два космических телескопа обладают разными возможностями: «Хаббл» в основном наблюдал космос в оптическом и ультрафиолетовом диапазонах (с некоторыми возможностями в инфракрасном). JWST изучает Вселенную преимущественно в инфракрасном. Из-за расширения Вселенной свет от далёких объектов смещается в сторону более длинных волн в более красном конце спектра, что, по данным ЕКА , известно как красное смещение. JWST будет наблюдать это инфракрасное излучение в мельчайших подробностях и прольёт свет на некоторые из старейших звёзд и галактик во Вселенной.
Смотрите также... Немного о кошках: история одомашнивания и интересные факты о поведении домашних питомцев |
Ещё одно важное различие между космическим телескопом имени Джеймса Уэбба и космическим телескопом «Хаббл» заключается в том, что JWST вращается вокруг Солнца, а «Хаббл» — вокруг Земли. JWST будет слишком далеко, чтобы его можно было обслуживать , в отличие от «Хаббла», доступ к которому осуществлялся космическими челноками.
JWST назван в честь бывшего главы НАСА Джеймса Уэбба. Уэбб возглавлял космическое агентство с 1961 по 1968 год, уйдя в отставку всего за несколько месяцев до того, как НАСА отправило первого человека на Луну. Под руководством Уэбба НАСА запустило более 75 космических научных миссий. Среди них были миссии по изучению Солнца, звёзд и галактик, а также пространства непосредственно за пределами атмосферы Земли.
Сравнение соответствующих зеркал космического телескопа «Хаббл» (НАСА/ЕКА) и космического телескопа «Джеймс Уэбб» (НАСА/ЕКА/ККА). Future/Adrian Mann
Когда Уэбб фотографирует далёкую галактику, астрономы фактически видят, как выглядела эта галактика миллиарды лет назад. Свет от этой галактики путешествует по космосу миллиарды лет, чтобы достичь зеркала телескопа. Это как машина времени, делающая моментальные снимки ранней Вселенной, сообщает The Conversation.
Используя гигантское зеркало для сбора древнего света, Уэбб открывает новые тайны Вселенной.
Прежде чем свет попадёт на камеры, его сначала должно собрать огромное золотое зеркало телескопа «Уэбб». Это зеркало имеет ширину более 6,5 метров и состоит из 18 более мелких зеркальных элементов, соединенных вместе подобно сотам. Оно покрыто тонким слоем настоящего золота — не только для красоты, но и потому, что золото очень хорошо отражает инфракрасное излучение.
Человек работает над научным модулем космического телескопа имени Джеймса Уэбба, который включает в себя многочисленные приборы. Ганн/НАСА
Зеркало собирает свет из глубокого космоса и отражает его в инструменты телескопа. Чем больше зеркало, тем больше света оно может собрать и тем дальше видит. Зеркало Уэбба — самое большое из когда-либо запущенных в космос.
Самыми важными «глазами» телескопа являются два научных прибора, которые действуют как камеры: NIRCam и MIRI.
NIRCam означает «камера ближнего инфракрасного диапазона». Это основная камера телескопа «Уэбб», которая делает потрясающие снимки галактик и звёзд. Кроме того, он оснащён коронографом — устройством, блокирующим звёздный свет, что позволяет фотографировать очень тусклые объекты вблизи ярких источников, например, планеты, вращающиеся вокруг ярких звёзд.
Камера NIRCam работает, визуализируя ближний инфракрасный свет, наиболее близкий к тому, что может видеть человеческий глаз, и разделяя его на различные длины волн. Это помогает учёным не только узнать, как выглядит объект, но и из чего он состоит. Различные материалы в космосе поглощают и излучают инфракрасный свет на определённых длинах волн, создавая своего рода уникальный химический «отпечаток». Изучая эти «отпечатки», учёные могут раскрыть свойства далёких звёзд и галактик.
MIRI, или прибор среднего инфракрасного диапазона, обнаруживает более длинные инфракрасные волны, которые особенно полезны для обнаружения более холодных и пыльных объектов, таких как звёзды, которые всё ещё формируются внутри газовых облаков. MIRI может даже помочь найти подсказки о типах молекул в атмосферах планет, которые могут поддерживать жизнь.
Сравнение теплового изображения садового участка (слева) и реального изображения, показывающее разницу температур между теплым асфальтом и относительно более холодными растениями. Питер Брюс-Ири
Обе камеры гораздо чувствительнее стандартных камер, используемых на Земле. NIRCam и MIRI способны улавливать мельчайшие количества тепла, исходящего с расстояния в миллиарды световых лет. Если бы NIRCam Уэбба была вашими глазами, вы могли бы увидеть тепло, исходящее от шмеля на Луне. Вот насколько она чувствительна.
Поскольку Уэбб пытается уловить слабое тепло от далёких объектов, ему необходимо поддерживать максимально низкую температуру. Именно поэтому он оснащён гигантским солнцезащитным экраном размером с теннисный корт. Этот пятислойный солнцезащитный экран блокирует тепло Солнца, Земли и даже Луны, помогая Уэббу сохранять невероятно низкую температуру: около -223 °C (-370 °F).
MIRI должен быть ещё холоднее. У него есть собственный специальный холодильник, называемый криокулером, который поддерживает температуру почти до -447 градусов по Фаренгейту (-266 градусов по Цельсию). Если бы Уэбб был хоть немного тёплым, его собственное тепло заглушило бы далёкие сигналы, которые он пытается уловить.
Достигнув камер телескопа Уэбба, свет попадает на датчики, называемые детекторами. Эти детекторы не делают обычные фотографии, как камеры телефонов. Вместо этого они преобразуют входящий инфракрасный свет в цифровые данные. Эти данные затем отправляются на Землю, где учёные преобразуют их в полноцветные изображения.
Зеркала космического телескопа имени Джеймса Уэбба собраны. NASA/MSFC/David Higginbotham/Emmett
Цвета, которые мы видим на снимках Уэбба, не соответствуют тому, что камера «видит» напрямую. Поскольку инфракрасный свет невидим, учёные присваивают цвета разным длинам волн, чтобы помочь нам понять, что изображено на снимке. Эти обработанные изображения помогают увидеть структуру, возраст и состав галактик, звёзд и многого другого.
Используя гигантское зеркало для сбора невидимого инфракрасного света и отправки его на сверххолодные камеры, Уэбб позволяет нам увидеть галактики, образовавшиеся сразу после зарождения Вселенной.
Смотрите также... HTML, CSS-шпаргалка с примерами - тег IMG, figure и picture. Адаптирование, форматирование, эффекты Полный список обработчиков событий HTML / Javascript с примерами |
