Что увидел самый мощный телескоп на окраине Вселенной
Первые же снимки космического телескопа «Джеймс Уэбб» произвели сенсацию и заставили усомниться в правильности общепринятой теории образования Вселенной. О том, что именно запечатлели камеры аппарата, — в материале РИА Новости.
Первые результаты
Самый мощный инструмент наблюдения за космическим пространством, который когда-либо был в распоряжении человечества, — космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) вывели на орбиту вокруг точки Лагранжа L2 системы Солнце — Земля 24 января. Предполагали, что он сможет заглянуть так далеко в глубины космоса, куда не дотягивался ни один телескоп, и увидит свет первых звезд и галактик, образовавшихся сразу после Большого взрыва.
Первые снимки JWSTНАСАопубликовало12 июля. Это была серия из пяти изображений, самых глубоких и четких за всю историю космических наблюдений. Накануне одно из них, со скоплением галактик SMACS 0723, известное как Первое глубокое поле Уэбба, представили в Белом доме президентуСШАДжо Байдену.
Выступая на презентации, глава НАСАБилл Нельсонотметил, что снимок охватывает лишь очень небольшой участок звездного неба, который покрывает песчинка, зажатая между пальцами на расстоянии вытянутой руки.
Туманность Киля. Объемное изображение, получившее название «Космические скалы», представляет собой край гигантской газовой полости в соседней молодой области звездообразования NGC 3324
© NASA, ESA, CSA, and STScI
Квинтет Стефана — группа из пяти галактик в созвездии Пегаса. Это самое большое на сегодняшний день изображение телескопа «Джеймс Уэбб», оно собрано из 1000 отдельных файлов
© NASA, ESA, CSA, and STScI
Южная кольцевая туманность — планетарная туманность NGC 3132 в созвездии Паруса. Слева — изображение в ближнем инфракрасном диапазоне; справа — в среднем инфракрасном диапазоне
© NASA, ESA, CSA, and STScI
Спектральный состав атмосферы газовой планеты-гиганта WASP-96b, вращающейся вокруг далекой звезды, похожей на Солнце. На расстоянии сотен световых лет телескоп «Джеймс Уэбб» увидел водяные облака, о существовании которых раньше не знали
© NASA, ESA, CSA, and STScI
Скопление галактик SMACS 0723, известное как Первое глубокое поле Уэбба, — самое глубокое и четкое инфракрасное изображение далекой Вселенной на сегодняшний день
© NASA / ESA, CSA, and STScI
Джеймс Уэбб» полностью оправдал ожидания астрофизиков. Телескоп способен давать информацию о наиболее отдаленных окраинах Вселенной, об истории галактик вплоть до начала космического времени. Также он облегчит изучение экзопланет.
Вглядываясь вглубь веков
Возраст Вселенной — 13,8 миллиарда лет. Предшественник «Джеймса Уэбба», телескоп»Хаббл»заглянул в прошлое на 13,3 миллиарда лет и сфотографировал космические объекты, образовавшиеся через 500 миллионов лет после Большого взрыва. Считается, что в те времена, называемые эпохой реионизации, формировались первые галактики, гравитация конденсировала газ в их пределах в первые звезды, которые, в свою очередь, породили первые тяжелые элементы — углерод и кислород.
С «Джеймсом Уэббом» астрономы рассчитывают заглянуть еще дальше, в так называемые темные века — период от 380 тысяч до 550 миллионов лет после Большого взрыва, когда Вселенная была заполнена атомами водорода и гелия. Постепенно большая часть водорода реионизировалась — превратилась в протоны и электроны, что позволило свету распространяться в космосе. Астрономы называют это событие, произошедшее примерно через 250 миллионов лет после Большого взрыва, космической зарей.
Возможности космического телескопа «Джеймс Уэбб» в сравнении со своими предшественниками
CC BY-SA 4.0 / ESA /
По мере расширения Вселенной свет растягивается во все более длинные волны, за пределы видимой зоны спектра. К тому моменту, когда сигнал от самых далеких галактик доходит до нас, это уже инфракрасное излучение. Небольшую его часть обнаружил «Хаббл» в ходе своего последнего обзора Ultra Deep Field-IR. Также оказалось, что ранние галактики отличаются от расположенных ближе к нам в пространстве и времени менее отчетливой и более компактной структурой.
«Джеймс Уэбб» ведет наблюдения исключительно в инфракрасном диапазоне. Предусмотрены специальные камеры, позволяющие рассмотреть внутренние области галактик, скрытые в видимом свете космической пылью. Ученые надеются увидеть самые ранние стадии формирования звезд в только что образовавшихся галактиках.
Самые далекие объекты Вселенной
Наиболее удаленным астрономическим объектом раньше считали галактику GN-z11 в созвездии Большой Медведицы, открытую «Хабблом» в 2016-м. Ее свет возник через 400 миллионов лет после Большого взрыва и шел к нам 13,4 миллиарда лет. Но Вселенная постоянно расширяется, и расстояние в световых годах до GN-z11 сейчас намного больше — около 32 миллиардов.
Галактика GN-z11 в звездном окружении в направлении созвездия Большой Медведицы
CC0 / NASA, ESA, P. Oesch (Yale University), G. Brammer (STScI), P. van Dokkum (Yale University), and G. Illingworth (University of California, Santa Cruz) /
С апреля, когда начали поступать данные от JWST, верхняя строчка в таблице самых далеких объектов Вселенной обновлялась уже несколько раз. Сейчас там галактика CEERS-93316,обнаруженнаяв июле. Она родилась всего спустя 250 миллионов лет после Большого взрыва.
Самые удаленные астрономические объекты
CC BY 4.0 / Harikane et al. /
Наиболее удаленной звездой пока считается WHL0137-LS, известная как Эарендел — так звали одного из персонажей Толкина. Она образовалась примерно через 900 миллионов лет после Большого взрыва, а ее свет добирался до Земли 12,9 миллиарда лет.
Звездуоткрылв начале этого года телескоп «Хаббл» при помощи гравитационного линзирования скопления галактик в созвездии Кита. Тридцатого июля «Джеймс Уэбб» сделал более четкий ее снимок. Родительская галактика звезды — WHL0137-zD1 — получила неофициальное название «Арка восхода», так как из-за линзирования ее свет искривлен и выглядит длинным полумесяцем.
Искривленный гравитационным линзированием свет галактики «Арка восхода», в которой находится самая удаленная звезда WHL0137-LS
© Фото из соцсети @CosmicSprngJWST
Теория Большого взрыва под сомнением
В соответствии с общепринятой космологической теорией Большого взрыва, по мере удаления во времени-пространстве количество космических объектов и сложность их организации должны снижаться. Но первые же снимки телескопа JWST показали, что плотность распространения галактик на окраинах космоса практически не отличается от того, что мы видим в нашем ближайшем окружении. Тысячи объектов возникли, когда Вселенная была еще очень молодой. И у многих сложная форма, указывающая на длительную эволюцию.
По мнению ученых, это свидетельствует о том, что галактики начали формироваться намного раньше — между 120 и 220 миллионами лет после Большого взрыва. А первые звезды из водорода и гелия могли образоваться уже через 100 миллионов лет.
Мозаика из 690 отдельных кадров, сделанных камерой ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam) космического телескопа «Джеймс Уэбб» в районе рукоятки Большой Медведицы. Она охватывает область неба примерно в восемь раз больше, чем Первое глубокое поле Уэбба. Отдельно показаны ранние галактики сложной формы
© NASA/STScI/CEERS/TACC/S. Finkelstein/M. Bagley/Z. Levay
«Мы нашли больше галактик в самой ранней Вселенной, чем предсказывало компьютерное моделирование, поэтому остается много вопросов о том, как и когда образовались первые звезды и галактики», — говорит астроном изМанчестерского университетаРебекка Боулер, один из авторов открытия CEERS-93316.
Пока обработали только начальный набор данных JWST. Поэтому велика вероятность, что период образования первых космических объектов отодвинется еще дальше. А это не очень укладывается в теорию Большого взрыва.
Предполагается, что НАСА еженедельно будет публиковать в открытом доступе новые снимки «Джеймса Уэбба». Анализируя их, ученые надеются найти ответы на главные вопросы космологии о том, когда возникли первые галактики, каковы их размеры, из чего они состоят, когда и как сформировались сверхмассивные черные дыры, есть ли связь в распределении галактик и черных дыр со структурой темной материи. Завершающим этапом, по мнению исследователей, могла бы стать карта общей структуры Вселенной.