5 фактів про телескоп «Джеймс Вебб»

9 січня 2022 року телескоп «Джеймс Вебб» успішно розгорнув всі свої системи й перейшов в повністю операційний стан, а 24 січня він успішно вийшов на гало-орбіту в точці Лагранжа L2 системи Сонце – Земля, в 1,5 млн км від Землі. Навіщо потрібен цей телескоп і які відкриття за його допомогою сподіваються зробити вчені. Нижче приводимо цікаві факти від астрофізиків.

 

Чому у телескопа така конструкція

«Джеймс Вебб» схожий на всі сучасні телескопи. Головна частина телескопа – це дзеркало, яке збирає світло та спрямовує його у фокус, де стоїть приймач, який реєструє отримані дані. Телескоп із трубою — це щось із часів Галілея. Труба потрібна, щоб ніщо ззовні не заважало збиранню світла. А якщо телескоп, припустимо, знаходиться у темній вежі або тим більше у космосі, з боку йому мало що заважає, тому можна обійтися без труби. Золота сота або блюдце, яке можна побачити на всіх фотографіях, – це дзеркало телескопа. Оскільки воно дуже велике, його зібрали з кількох дрібніших шматочків. Дзеркало зроблено із позолоченого берилію — ці матеріали обрані, щоб воно добре відбивало світло та збирало його в одну точку.

3D-модель космічного телескопа Джеймса Вебба з повністю розгорнутими компонентами / NASA

Навіщо потрібний «Джеймс Вебб», якщо вже є «Хаббл»

«Хаббл» — заслужений телескоп, він у космосі вже 30 років. Це великий час, тому, по-перше, щось уже почало ламатися, по-друге, він ідейно застарів. Крім того, дзеркало «Джеймса Вебба» у кілька разів більше, ніж дзеркало «Хаббла», – 6,5 метрів проти 2 метрів. Чим більше дзеркало, тим більше світла воно збирає, тим дрібніші об’єкти ми можемо спостерігати. Тому запуск телескопа «Джеймс Вебб» дійсно дає нам надію на нові астрономічні відкриття.

«Джеймс Вебб» та точка Лагранжа

«Хаббл» знаходиться на навколоземній орбіті, «Джеймс Вебб» вирушить набагато далі – в точку Лагранжа, яка знаходиться за 1,5 млн кілометрів від Землі. Точка Лагранжа популярне місце, в ній уже літають телескоп «Спектр-РГ» та європейський телескоп GAIA, який з високою точністю вимірює стан зірок та відстань до них. Точка Лагранжа – це місце, де врівноважується гравітація від Землі та Сонця, завдяки цьому телескоп може не літати навколо Землі, не літати навколо Сонця, а залишатися у стійкому становищі. Тому з ним дуже зручно зв’язуватись, а також розробляти стратегію спостережень.

Особливість земної атмосфери у тому, що вона поглинає випромінювання у певних частинах спектра. Наприклад, в інфрачервоній області поглинання просто жахливе – перекриваються цілі діапазони, і спостереження можливе лише через обмежену кількість вікон прозорості. Якщо треба спостерігати безперервний спектр в інфрачервоному діапазоні, необхідно виводити телескоп за атмосферу.

«Джеймс Вебб» орієнтований саме на спостереження у ближній інфрачервоній області. Якщо ви подивитеся вночі на небо, ви побачите безліч зірок, які світять в оптичній області спектру. Якщо у вас гарний зір або бінокль, ви побачите туманність Андромеди, в оптичній області спектру її також добре видно.

Туманність Андромеди – найближча до нас галактика. За законом Хаббла, швидкість віддалення від нас галактики пов’язана з відстанню до неї. Це лінійний зв’язок: що далі галактика, то швидше вона віддаляється від нас. І є ефект Доплера, який пов’язує зсув випромінювання зі швидкістю віддалення галактики: що вища швидкість, то далі в червоний бік спектру зсунуто випромінювання. Тому найдальші галактики добре видно в червоній або навіть інфрачервоній області спектру і погано видно в оптичній. Те, що «Джеймс Вебб» орієнтований на спостереження в ближній інфрачервоній області, означає, що за його допомогою ми зможемо побачити дуже далекі галактики.

Які відкриття може зробити «Джеймс Вебб»

Основне завдання, для виконання якого розроблявся цей телескоп, — спостереження дуже далеких галактик. Зараз за допомогою різних хитрощів ми бачимо галактики до червоного зміщення 10. Це дуже велике зміщення і дуже далекі відстані. З’ясувалося, що на червоному зміщенні 10 галактики вже існують, але вченим хочеться побачити епоху, коли галактики тільки почали утворюватися, а для цього потрібно подивитися ще далі, зазирнути за червоне зміщення 20, 30, 40. Головна мета, для якої розроблявся телескоп «Джеймс Вебб», — зазирнути в найдальші, ранні епохи Всесвіту, коли галактики тільки починали утворюватися.

Чим більша відстань, тим більше часу потрібно, щоб світло пройшло. Тому, коли ми спостерігаємо галактику на великій відстані від нас, ми спостерігаємо її в минулому: світло могло йти до нас мільярд, п’ять мільярдів, десять мільярдів років, і галактика за цей час постаріла, а ми бачимо її ще молодою. Чим на більшу відстань ми можемо зазирнути, тим більше ранні епохи в житті галактик ми бачимо і можемо нарешті зловити ту епоху, коли галактики тільки-но народилися. А це вже завдання вивчення еволюції Всесвіту — ми зрозуміємо, як вона розвивалася.

Чи допоможе «Джеймс Вебб» знайти придатну для життя планету

У космосі ми можемо спостерігати об’єкти у високій роздільній здатності, які на Землі розмиває тремтіння атмосфери. Спостереження з космосу дозволяє бачити найкомпактніші об’єкти у всіх деталях, наприклад екзопланети. Це холодні об’єкти, вони не випромінюють світло, лише відбивають його. Тому їх також вивчають в інфрачервоній області спектру, і «Джеймс Вебб» добре для цього підходить.

Зараз вчені шукають планети в інших зірках та складають статистику: якого вони розміру, яка температура. Але це початковий етап дослідження можливості зародження життя на інших планетах, ми поки що не поділяємо небесні тіла за цією ознакою. Які умови мають бути на планеті, щоб на ній можна було сподіватися знайти цивілізацію, це складне питання.

БІЛЬШЕ ЦІКАВОГО:

Читайте также:

Яка ціль місіі Artemis 1 та чому у подорож відправляются не люди

NASA відтворило звук із чорної діри… і він наводить на страх

Дві компанії приєднались до SpaceX у перегонах з колонізаціі Марсу

Час підкорювати космос. Перші в Україні змагання з віртуального ракетомоделювання