Первые снимки телескопа Джеймс Уэбб. Сенсация, растянутая во времени

На этих фото нет инопланетян, объектов непонятного происхождения, и вообще ничего такого, о чем мы сегодня не имели бы представления, но это, безусловно, большой день, который принесет еще не одну сенсацию. И его мы ждали очень долго. Астрономическая обсерватория, сперва называвшаяся просто "Космический телескоп нового поколения", а затем получившая имя Джеймса Вебба (второго назначенного администратора NASA, руководившего космическими программами от начала президентства Кеннеди до конца администрации Джонсона), в ближайшие лет десять будет главным источником наших знаний о космосе. Его разработка началась еще в 90-х годах прошлого столетия, а строительство было завершено в 2016 году. Дальше довольно долго никак не складывалось с запуском, так что отправить уникальный телескоп в космос смогли только 25 декабря 2021 года. На тот момент стоимость проекта составила уже $9,8 млрд, в то время как в начале NASA, ESA (Европейское космическое агентство) и CSA (Канадское космическое агентство) планировали уложиться в $500 млн.

На свою орбиту во второй точке Лагранжа Джеймс Уэбб (конечно телескоп, а не администратора NASA) прибыл 24 января 2022 года. Для тех, кто читал китайского фантаста Лю Цысиня, это интересно, потому что точка Лагранжа — локальное решение проблемы трех тел, точка, где тело с небольшой массой испытывает гравитационное влияние двух больших тел и остается в неизменном положении по отношению к ним. Для всех остальных: телескоп Джеймс Уэбб вращается вокруг Солнца и находится очень далеко от Земли – примерно на расстоянии 1,5 млн. км (до Луны от Земли всего 384 тыс. км). Первые снимки Уэбба получили 12 февраля, но это были, так сказать, "пристрелочные" фото – по ним ученые проводили точную настройку и калибровку телескопа. Полноценные снимки мы получили только сейчас – после длительной обработки и переформатирования. Нет, дизайнеры NASA не затирали на снимках летающие тарелки, просто Джеймс Уэбб – инфракрасный телескоп, он "не видит" видимый спектр, то есть не может сделать обычные фото. Поэтому их обрабатывают специально для нас с вами – чтобы было удобно ставить на заставки.

Именно "инфракрасность" Джеймса Уэбба и является главным признаком его уникальности, ведь таковых до сих пор не было. Ну и размер: зеркало телескопа имеет 6,5 м в диаметре, тогда как у Хаббла, который радовал нас красивыми фоточками на протяжении 31 года, – всего 2,4 м. Такая величина зеркала и наблюдения в инфракрасном спектре позволяют Джеймсу Уэббу заглянуть так далеко, как еще не видел никто, и увидеть то, что не может видеть обычный глаз или техника, работающая в видимом спектре.

На использование телескопа уже стоит огромная очередь астрономов из многих стран мира, однако если брать, так сказать, общечеловеческие интересы, то использование Джеймса Уэбба обещает две перспективы: выявление экзопланет с признаками жизни и данные о дальних краях космоса, которые могут дать информацию о происхождении вселенной.

Поэтому уже в начале полноценной научной деятельности телескопа ученые NASA, ESA, CSA и Space Telescope Science Institute выбрали несколько конкретных объектов – то, что хочется увидеть в первую очередь.

Это самая большая фотография Джеймса Уэбба на сегодня – 150 млн пикселей, снимок составлен почти из 1000 отдельных файлов. Квинтет Стефана в созвездии Пегаса. Это первая исследованная человечеством компактная группа галактик, о которой узнали еще в 1877 году. Если квинтет, то понятно, что галактик пять, но четыре из них буквально заперты в космическом танце постоянных столкновений и находятся на расстоянии около 290 млн. световых лет от нас. А вот до пятой галактики, хоть она формально и входит в квинтет, всего 40 млн световых лет. Да, это трудно понять, но то, что вы видите на этом снимке, произошло 290 млн лет назад. Однако столкновение двух галактик, которое мы можем наблюдать (здесь хочется сказать в реальном времени, но это чуть-чуть не так) может рассказать нам немало о процессах, происходивших во Вселенной во время ее образования. Отныне Квинтет Стефана благодаря Уэббу можно считать некой лабораторией, где ученые будут исследовать становление ранней Вселенной, поскольку именно для нее характерны такие образования. Подогретый материал мог подпитывать черные дыры: самая высокая галактика в группе имеет активное галактическое ядро, сверхмассивную черную дыру, масса которой в 24 млн раз больше массы Солнца.

Carina Nebula, или туманность Киля. Она находится всего лишь в 7600 световых годах от нас. Это одна из самых больших и ярких туманностей на небе (только мы ее не видим, потому что это развлечение только для жителей южного полушария Земли). Туманность – место, где рождаются звезды, и Carina Nebula – это ясли многих звезд, гораздо больших, чем Солнце. Две самые массивные и яркие звезды нашей галактики – Эта Киля и HD93129А – тоже относятся к туманности Киля. Эта Киля в 100-150 раз больше Солнца и светит в 4 млн раз мощнее. Прекрасное фото Эты Киля уже сделал телескоп Хаббла, но на снимке Уэбба есть очень много объектов, которые раньше не были заметны. Исследование этой туманности поможет ученым найти ответ на все еще открытые вопросы астрофизики – почему образуются звезды с определенной массой и что именно определяет количество звезд в определенном регионе.

Это реальные способности нового телескопа. Джеймс Уэбб зафиксировал признаки воды на WASP-96 b – гигантской газовой планете, находящейся в 1150 световых годах от Земли. Ее открыли в 2014 году. WASP-96 b примерно вдвое меньше Юпитера, но вращается вокруг своей звезды каждые 3,4 дня – то есть год на планете длится чуть больше трех дней. Меркурий, ближайшая к Солнцу планета, делает свой оборот за 88 земных суток. Джеймс Уэбб на основе крохотного уменьшения яркости цвета света может обнаружить специфические молекулы газа – поэтому на сегодняшний день это незаменимый инструмент для анализа атмосфер космических объектов на расстоянии сотен световых лет. Сочетание большого размера, короткого вращательного периода, рыхлой атмосферы и отсутствия загрязняющего света от объектов поблизости делает WASP-96 b идеальной целью для атмосферных наблюдений, которые затем будут использоваться в исследовании других экзопланет, в том числе с целью поиска биосигнатур (следов жизни).

Туманность Южное Кольцо, или туманность Восемь Вспышек. Это планетарная туманность в созвездии Лиры, облако газа, которое окружает умирающую звезду. Она имеет почти полсветового года в диаметре и расположена в 2500 световых годах от Земли. Мы хотим видеть, как рождаются звезды (и не в ТикТоке), но и хотим знать, как они умирают. В среднем существование планетарной туманности от образования до реформирования занимает 10 тыс. лет, так что мы еще успеем полюбоваться Южным Кольцом. Впрочем, по меркам Вселенной – это очень, очень короткая жизнь. Шаровидную форму имеет только одна из пяти планетарных туманностей, поэтому Кольцо – с его почти правильным кругом – скорее исключение, чем правило. Инфракрасные изображения Уэбба дали новые детали этой сложной системы: вторая звезда системы – та, что справа – окружена пылью, а слева, которая поярче, на раннем этапе звездной эволюции и в будущем, скорее всего, тоже выкинет собственную планетарную туманность. Но именно эта молодая звезда сегодня формирует вид туманности – две звезды вращаются друг вокруг друга, перемешивают газ и пыль, создавая асимметричные узоры.

На этом фото можно заглянуть в прошлое на 4,6 миллиарда лет. Совокупная масса скопления галактик SMACS 0723 действует как гравитационная линза, увеличивая отдаленные галактики – поэтому мы впервые видим существовавшие объекты, когда Вселенной было не более миллиарда лет. Этот кластер сегодня ученые только начинают изучать, но уже есть данные, что свет от самой отдаленной от нас галактики на этом снимке доходил до нас 13,1 млрд лет. Обработка фотографий Джеймса Уэбба позволяет даже разобрать общие физические и химические признаки отдельных объектов — голубые галактики содержат звезды, но очень мало пыли, основного космического материала для образования звезд и, наконец, самой жизни, красные предметы окутаны толстым слоем пыли, зеленые — населены углеводородами и другими химическими соединениями. Эти данные позволят лучше разобраться, как формируются галактики, растут, сталкиваются и поглощают друг друга, а иногда даже перестают образовывать звезды.

Конечно, это не совсем "настоящие" фото, а сложная визуализация с использованием технологий (нечто вроде маски в Instagram). Эти снимки, главная цель которых – поразить человечество ради популяризации космоса и науки в целом — для ученых только начало многолетней работы и многих сенсационных открытий.