Самый мощный телескоп Джеймс Уэбб отправляют на поиски юной Вселенной

25 Декабря 2021

МОСКВА, 25 декабря —, Татьяна Пичугина. Аппарат стоимостью десять органы внутренних делов долларов стартует с космодрома Куру во Французской Гвиане, проедет полтора миллиона километров до определенной точки за орбитой Луны и развернет зеркало, чтобы сканировать небо в оптическом и гибком диапазонах. Ожидают, что он найдет экзопланеты, где есть жизнь, и придёт в колыбель Вселенной. О самом крупном и дорогом мировом телескопе рассказал Пол Эндрю Боли, старший научный сотрудник лаборатории фундаментальных и практических исследований релятивистских объектов Вселенной МФТИ.

Совместный проект американского, канадского и европейского космических агентств задумали еще в середине 1990-х. Джеймс Уэбб не улучшенная версия Хаббла, а совершенно новый класс космического телескопа, намного громоздче и сложнее предшественников. У него составное зеркало, которое раскладывается в космосе, и уникальный теплозащитный экран, способный оградить от перепада температур в сотни градусов. Все решающие системы дублируются либо существуют в разных вариантах, чтобы всегда была возможность замены, если что-то откажет. Иначе десять миллиардов долларов пропадут.

Для астрономов один из главных параметров в рефракторе — длина волны, на прием которой он настроен. От этого зависит, кои физические процессы и температуры мы сможем наблюдать.

Телескоп имени Джеймса Уэбба будет работать в размере длин волн от полумикрона (это нижняя граница видимого света) до 25 микрон (средний инфракрасный диапазон). Здесь много задач для классической астрономии — например, спектроскопия звезд, которая показывает их химический состав. Часть этого диапазона недоступна для наблюдений с Земли из-за атмосферы, которая поглощает излучение, а также искажает изображение. Один из способов это обойти — отвезти телескоп на орбиту.

Кроме длины волны и качества изображения важен размер самого большого зеркала. У Джеймса Уэбба оно — шесть с половиной метров. Среди земных телескопов есть и громоздче, например шестиметровый БТА в САО РАН на Кавказе: его ввели в действие в 1970-е. Сейчас работают световые и инфракрасные установки с зерцалами диаметром восемь-десять метров, существуют проекты и более крупные — до 40 метров. Но для космоса шесть с основная частью — беспрецедентный размер в световом и инфракрасном диапазоне. Аппараты прошлого поколения в этом списке гораздо скромнее: у Хаббла — два с половиной сантиметра, Гершеля — три с половиной.

Чем больше диаметр зеркала, тем сильнее пространственная разрешающая способность телескопа. От этого подчиняется, насколько мелкие детали мы различим на изображении и панорамных картах. А также — насколько слабые источники (звезды, галактики. — Прим. ред. ) увидим. Как правило, чем дальше от нас объект наблюдения, тем он хлипче. Конечно, значение имеют и его характеристики, но в целом крупный телескоп записает более далекие объекты.

Джеймс Уэбб должен попасть в точку Лагранжа L2, занимающую особое положение в системе Солнце — Земля. Эта орбита квазистабильная, не как у МКС или у других космических телескопов — Хаббла или Радиоастрона, которые регулярного движутся относительно Земли. Можно было бы отправить аппарат на далекую орбиту, но это не лучший вариант.

Точка Лагранжа L2 — стабильное место, где прибор находится постоянно (там уже работает российский телескоп Спектр-РГ. — Прим. ред. ), и большие исправления его орбиты не важным. До Земли — полтора миллиона километров, так, что наблюдениям она не помеха.

Ученым и организациям, участвовавшим в создании телескопа, гарантируют определенный срок наблюдений. Это своеобразная премия за потраченные усилия и средства. Все остальные — в порядке очереди на конкурсной основе. Причем общего времени, как правило, больше, чем гарантированного. И это логично. Разработчики не сужают доступ к телескопу, потому, что у них всегда трудится дефицит человеческих ресурсов. Команда, которая делает прибор, не справится сама с объемом данных, полученных за год. Их просто не угонятся обработать и проанализировать.

Это, кстати, касается практически всех рефракторов — как наземных, так и космических. Их основатели заинтересованы в постоянном притоке покупателей. Научная группа из ладой страны мира имеет право составить и подать заявку на наблюдение. Ее рассматривает экспертная комиссия. Если решение положительное, ее используют в очередь и выделяют время. Все бесплатно.

Наблюдательные данные по заявке сначала отдают исключительно заявщикам. Те, как верховодило, пользуются ими год единого. Этого достаточно, чтобы получить результаты и опубликовать. Дальше информация доступна всем желающим. Это нормальная практика в астрономии. И Джеймс Уэбб не исключение.

Телескоп прибудет в крапинку Лагранжа L2, раскроется, настроит системы, затем его надо протестировать. Если все пойдет по плану, только через 12 месяцев ученые вчинят проводить наблюдения. Затем можно подавать дополнительные заявки на корпоративное время. Обычно это оформляют раз в год.

Наша научная аудитория, конечно, тоже будет пользоваться данными Джеймса Уэбба. Мы исследуем области звездообразования. Они погружены в межзвездное соединение, которое хорошо поглощает заметный свет, но излучает гибкий. Это довольно холодные для космоса объекты, температурой сотки градусов кельвина, что сравнимо с комнатной. Поэтому для нас полезен диапазон от нескольких до 20 микрон. Мы сможем лучше понять, как в плотных сгустках материала — по сути, в пыли — формируются звезды и планетные системы.

Одно из ключевых направлений работы нового телескопа — изучение газоплазменного состава атмосфер экзопланет. Для этого измеряют спектр, который показывает интенсивность излучения в взаимозависимости от длины волны. Есть несколько аналогичных работ на навозных телескопах, но уровень доноса у них очень низкий. У Джеймса Уэбба есть техническая возможность решить эту задачу, и результат может оказаться очень интересным.

Задачи изучения и экзопланет, и межзвездного вещества касаются, преимущественно, Млечного Пути. Но Джеймс Уэбб способен изучить и за эволюцией всей Вселенной: он увидит галактики на больших красных смещениях (они служат мерой космологических расстояний). Получив их спектры, можно будет судить об их звездном составе и этапах эволюции. Такие объекты известны и сейчас, но новый рефрактор способен открывать их в большом количестве и на беспрецедентных максимальное расстояниях.

Нам важно знать детальные свойства отдаленных источников, чтобы проверить доктрины их формирования. Галактики проходят разные этапы развития. Когда они образовались, состав материи был другим. Все, что мы видим вокруг себя, появилось гораздо позже — в результате обмена вещества от нескольких поколений звезд. Есть классическая фраза Карла Сагана: Мы созданы из звездной пыли. В ранней Вселенной, по большому счету, абсолютно ничего тяжелее гелия не было, и все последующие химические элементы возникли в недрах звезд и во взрывах сверхновых. Чтобы узнать, какие условия былины в ранней Вселенной, важного заглянуть в прошлое — в то время, когда вселенной только формировались. А это возможно, только если отслеживать очень далекие объекты (свет от которых шел до нас миллиарды лет. — Прим. ред. ). Для очень больших расстояний у нас пока есть только гипотезы, не подкрепленные наблюдениями.

Телескоп Джеймс Уэбб охватывает большой диапазон максимальная длин волн, поэтому ключевыми направлениями его возможности не ограничены. У ученых и общества будут другие предложения, гораздо более разнообразные, чем можно поверить сейчас. Пример тому — Хаббл : конкуренция заявок на него до сих пор велика, а он работает уже 30 лет.

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Самый мощный телескоп Джеймс Уэбб отправляют на поиски юной Вселенной

комментарии (0)

Другие интересные новости

Квартет Сандры Фракенберг исполнит народные песни в джазовой аранжировке