Перші знімки телескопу Джеймс Вебб. Сенсація, розтягнута у часі

На цих фото немає інопланетян, об’єктів незрозумілого походження, та взагалі нічого такого, про що ми б сьогодні не мали уявлення, але це, безперечно, великий день, який принесе ще не одну сенсацію. І на нього ми чекали дуже довго. Астрономічна обсерваторія, яка спершу називалася просто "Космічний телескоп нового покоління", а потім отримала ім’я Джеймса Вебба (другого призначеного адміністратора NASA, що керував космічними програмами від початку президентства Кеннеді до кінця адміністрації Джонсона), в найближчі років десять буде головним джерелом наших знань про космос. Його розробка почалася ще у 90-х роках минулого століття, а будівництво було завершено у 2016 році. Далі досить довго ніяк не складалося із запуском, тож відправити унікальний телескоп у космос змогли тільки 25 грудня 2021 року. На той момент вартість проєкту становила вже $9,8 млрд, тоді як на початку NASA, ESA (Європейське космічне агентство) та CSA (Канадське космічне агенство) планували вкластися у $500 млн.

На свою орбіту у другій точці Лагранжа Джеймс Вебб (звичайно, телескоп, а не адміністратора NASA) прибув 24 січня 2022 року. Для тих, хто читав китайського фантаста Лю Цисіня, це цікаво, бо точка Лагранжа — локальне розв’язання проблеми трьох тіл, точка, де тіло з невеликою масою зазнає гравітаційного впливу двох великих тіл і залишається у незмінному положенні щодо них. Для всіх інших: телескоп Джеймс Вебб обертається навколо Сонця і знаходиться дуже далеко від Землі – приблизно на відстані 1,5 млн км (до Місяця від Землі всього 384 тис км). Перші знімки з Вебба отримали 12 лютого, але це були, так би мовити, "пристрілювальні" фото – за ними вчені проводили точне налаштування та калібрування телескопу. Повноцінні ж знімки ми отримали лише зараз – після тривалої обробки та переформатування. Ні, дизайнери NASA не затирали на знімках літаючі тарілки, просто Джеймс Вебб — інфрачервоний телескоп, він "не бачить" видимий спектр, тобто не може зробити звичайні фото. Тож у такий вигляд їх переводять спеціально для нас з вами – щоб було зручно ставити їх на заставки.

Саме "інфрачервоність" Джеймса Вебба і є головною ознакою його унікальності, адже таких досі не було. Ну і розмір: дзеркало телескопа має 6,5 м у діаметрі, тоді як у Хаббла, що тішив нас красивими фоточками впродовж 31 року, – лише 2,4 м. Така величина дзеркала та спостереження у інфрачервоному спектрі дозволяє Джеймсу Веббу зазирнути так далеко, як ще не бачив ніхто, і побачити те, що не може бачити звичайне око чи техніка, що працює у видимому спектрі.

На використання телескопа вже стоїть величезна черга астрономів з багатьох країн світу, однак якщо брати, так би мовити, загальнолюдські інтереси, то використання Джеймса Вебба обіцяє дві перспективи: виявлення екзопланет з ознаками життя та дані про далекі краї космосу, які можуть дати інформацію про походження всесвіту.

Тому вже на початках повноцінної наукової діяльності телескопа вчені NASA, ESA, CSA та Space Telescope Science Institute обрали декілька конкретних об’єктів — те, що хочеться побачити в першу чергу.

Це найбільша фотографія Джеймса Вебба на сьогодні – 150 млн пікселів, знімок складено майже з 1000 окремих файлів. Квінтет Стефана у сузір’ї Пегаса. Це перша досліджена людством компактна група галактик, про яку дізналися ще у 1877 році. Якщо квінтет, то зрозуміло, що галактик п’ять, але чотири з них буквально замкнені у космічному танці постійних зіткнень і перебувають на відстані біля 290 млн світлових років від нас. А от до п’ятої галактики, хоч вона формально і входить до квінтету, всього 40 млн світлових років. Так, це важко збагнути, але те, що ви бачите на цьому знімку, відбулося 290 млн років тому. Проте зіткнення двох галактик, яке ми можемо спостерігати (тут хочеться сказати в реальному часі, але це трохи не так) може розповісти нам чимало про процеси, які панували у Всесвіті під час його утворення. Відсьогодні Квінтет Стефана завдяки Веббу можна вважати такою собі лабораторією, де вчені будуть досліджувати становлення раннього Всесвіту, бо саме для нього характерні такі утворення. Підігрітий матеріал міг підживлювати енергійні чорні діри: найвища галактика в групі має активне галактичне ядро, надмасивну чорну діру, маса якої в 24 млн разів більша за масу Сонця.  

Carina Nebula, або туманність Кіля. Вона знаходиться всього лише за 7600 світлових років від нас. Це одна з найбільших та найяскравіших туманностей на небі (тільки ми її не бачимо, бо це втіха лише для мешканців південної півкулі Землі). Туманність – це місце, де народжуються зірки, і Carina Nebula – це ясла багатьох зірок, набагато більших за Сонце. Дві наймасивніші та найяскравіші зірки нашої галактики — Ета Кіля та HD93129А – теж належать до туманності Кіля. Ета Кіля в 100-150 разів більша за Сонце і світить у 4 млн разів потужніше. Чудове фото Ети Кіля вже зробив телескоп Хаббла, але на знімку Вебба є дуже багато об’єктів, яких раніше не було помітно. Дослідження цієї туманності допоможе вченим знайти відповідь на досі відкриті питання астрофізики – чому утворюються зірки з певною масою та що саме визначає кількість зірок у певному регіоні.

Це – реальні здібності нового телескопу. Джеймс Вебб зафіксував ознаки води на WASP-96 b – гігантській газовій планеті, що знаходиться за 1150 світлових років від Землі. Її відкрили у 2014 році. WASP-96 b приблизно вдвічі менша за Юпітера, але обертається навколо своєї зірки кожні 3,4 дня – тобто рік на планеті триває трохи більше трьох днів. Меркурій, найближча до Сонця планета, робить свій оберт за 88 земних діб. Джеймс Вебб на основі крихітного зменшення яскравості кольорів світла може виявити специфічні молекули газу – тож на сьогодні це незрівнянний інструмент для аналізу атмосфер космічних об’єктів на відстані сотень світлових років. Поєднання великого розміру, короткого обертального періоду, пухкої атмосфери та відсутності забруднюючого світла від об’єктів поблизу робить WASP-96 b ідеальною ціллю для атмосферних спостережень, які потім будуть використовуватися в дослідженні інших екзопланет, зокрема і з метою пошуку біосигнатур (слідів життя).

Туманність Південне Кільце, або туманність Вісім Спалахів. Це планетарна туманність у сузір’ї Ліри, хмара газу, яка оточує зірку, що вмирає. Вона має майже пів світового року в діаметрі та розташована за 2500 світлових років від Землі. Ми хочемо бачити, як народжуються зірки (і не в ТікТоку), але й хочемо знати, як вони помирають. В середньому існування планетарної туманності від утворення до реформування займає 10 тис років, тож ми ще встигнемо помилуватися Південним Кільцем. Втім, за мірками Всесвіту – це дуже, дуже коротке життя. Кулясту форму має тільки одна з п’яти планетарних туманностей, тож Кільце – з його майже правильним колом – швидше виключення, аніж правило. Інфрачервоні зображення Вебба дали нові деталі цієї складної системи: друга зірка системи – та, що праворуч – оточена пилом, а та, що зліва, яскравіша, перебуває на ранньому етапі зоряної еволюції і в майбутньому, швидше за все, теж викине власну планетарну туманність. Але саме ця молода зірка сьогодні формує вигляд туманності – дві зорі обертаються друг навколо друга, перемішують власний газ та пил і створюють асиметричні візерунки.

На цьому фото можна зазирнути в минуле на 4,6 млрд років. Сукупна маса скупчення галактик SMACS 0723 діє як гравітаційна лінза, збільшуючи віддалені галактики – тому ми вперше бачимо об’єкти, які існували, коли Всесвіту було не більше мільярда років. Цей кластер сьогодні вчені тільки починають вивчати, але вже є дані, що світло від найбільш віддаленої від нас галактики на цьому знімку йшло до нас 13,1 млрд років. Обробка фотографій Джеймса Вебба дозволяє навіть розібрати загальні фізичні та хімічні ознаки окремих об’єктів — блакитні галактики містять зірки, але дуже мало пилу, основного космічного матеріалу для утворення зірок і, зрештою, самого життя, червоні предмети оповиті товстим шаром пилу, зелені — населені вуглеводнями та іншими хімічними сполуками. Ці дані дозволять краще розібратися, як формуються галактики, ростуть, зіштовхуються та поглинають одна одну, а інколи навіть припиняють утворювати зірки. 

Звісно, це не зовсім "справжні" фото, а складна візуалізація з використанням технологій (щось на кшталт маски в Instagram). Це знімки, головна мета яких – вразити людство задля популяризації космосу та науки в цілому — для вчених є лише початком багаторічної роботи та багатьох сенсаційних відкриттів.