NASA 12 жылдың 2022 шілдесінде Джеймс Уэбб ғарыштық телескопы (JWST) түсірген алғашқы суреттерді жариялауды жоспарлап отыр. Олар астрономияның келесі дәуірінің басталуын белгілейді, өйткені Уэбб – бұрыннан жасалған ең үлкен ғарыштық телескоп – Ғаламның өмір сүруінің ең алғашқы сәттері туралы сұрақтарға жауап беруге көмектесетін және астрономдарға экзопланеталарды егжей-тегжейлі зерттеуге мүмкіндік беретін ғылыми деректерді жинауды бастайды. бұрын. Бірақ бұл ең құнды телескоптың прайм-таймға дайын болуы үшін сегіз айға жуық саяхат, орнату, тестілеу және калибрлеу қажет болды.
Ең күшті ғарыш телескоп, орбитаға шыққаннан кейін, астрономдарға Үлкен жарылыстан кейін көп ұзамай болған жағдайларды көруге мүмкіндік беретін кез келген бұрынғы технологияға қарағанда ғарышқа, және осылайша, уақыттың артына қарайды.
NASA телескопы үшін мұның бәрі неден басталады?
Біздің Құс жолы галактикасында телескоп күн жүйесінен тыс әлемдерді - күннен тыс планеталарды немесе экзопланеталарды - олардың атмосферасын органикалық молекулалар мен су сияқты тіршілік белгілерін зерттеу арқылы зерттейді.
25 жылдың 2021 желтоқсанында Джеймс Уэбб телескопының сәтті ұшырылуынан кейін команда оны соңғы орбиталық күйіне жылжыту, телескопты бөлшектеу және заттар салқындаған соң борттағы камералар мен сенсорларды калибрлеудің ұзақ процесін бастады. Іске қосу сәтсіз өтті. NASA ғалымдары байқаған алғашқы нәрселердің бірі - телескоптың бортында орбитаға болашақ түзетулер үшін күтілгеннен көп отын қалды. Бұл Уэббке миссияның бастапқы 10 жылдық мақсатынан әлдеқайда ұзағырақ жұмыс істеуге мүмкіндік береді.
Уэббтің орбитада соңғы орнына дейін Айға сапарының бірінші міндеті телескопты орналастыру болды. Ол телескопты салқындатуға көмектесетін күннен қорғайтын қалқаны орналастырудан бастап еш қиындықсыз өтті. Содан кейін айналарды туралау және сенсорларды қосу болды. Веббидегі камералар, инженерлер болжағандай, салқындап қалды және топ қосқан алғашқы құрал жақын инфрақызыл камера немесе NIRCam болды. NIRCam ғаламдағы ең көне жұлдыздар немесе галактикалар шығаратын әлсіз инфрақызыл сәулелерді зерттеуге арналған. Бірақ ары қарай ше?
Сондай-ақ қызықты:
Инфрақызыл диапазондағы ерте ғалам
Жарық ғарышта жүру үшін шектеулі уақытты қажет ететіндіктен, астрономдар объектілерге қараған кезде, олар өткенге қарайды. Күннен келетін жарық Жерге жеті минуттай жетеді, сондықтан Күнге қараған кезде біз оны жеті минут бұрынғыдай көреміз.
Біз алыстағы объектілерді ғасырлар немесе мыңжылдықтар бұрынғыдай көреміз және біз Жер пайда болғанға дейін де ең алыстағы объектілер мен галактикаларды байқаймыз және біз оларды көрген кезде олар түбегейлі өзгеруі немесе тіпті жойылуы мүмкін.
JWST соншалықты күшті, ол ғаламды шамамен 13,6 миллиард жыл бұрын, біз Үлкен жарылыс деп атайтын алғашқы жылдам инфляция кезеңінен 200 миллион жыл өткен соң бақылай алады. Бұл адамзат бұрын-соңды қараған ең көне өткен. JWST-ті ертедегі ғаламды бейнелеуге арналған осындай қуатты құрал ететін нәрсе ол өзінің бақылауларын электромагниттік спектрдің инфрақызыл аймағында жүргізеді.
Жарық бізге осы алыс көздерден келген сайын, ғаламның жеделдетіп кеңеюі бұл жарықты созады. Бұл ертедегі жұлдыздар мен галактикалардан келетін жарық жақын маңдағы жұлдыздар мен галактикалардан келетін жарыққа ұқсас болғанымен, оның толқын ұзындығы электромагниттік спектрдің инфрақызыл аймағына «ығысады» дегенді білдіреді.
Ең алыс және ең көне галактикалар
Обсерватория ерте галактикаларды анықтаудың бір жолы - алты ең алыс және ең жарқын квазарларды бақылау. Квазарлар белсенді галактикалық ядролардың (AGN) орталығында орналасқан және олар аса массивті қара тесіктермен қоректенеді. Олар көбінесе олар орналасқан галактикадағы барлық жұлдыздардың сәулеленуінен гөрі жарқыраған, біріктірілген.
JWST командасы таңдаған квазарлар ең жарқын болып табылады, яғни оларды қоректендіретін қара тесіктер де ең қуатты, газ бен шаңды ең жоғары мөлшерде тұтынатын, дәлірек айтсақ, жиналатын. Олар айналадағы газды қыздыратын және оны сыртқа қарай итеретін орасан зор энергия шығарады, бұл галактикалар арқылы жұлдызаралық кеңістікке атқылайтын қуатты ағындарды жасайды.
JWST зерттеушілері қоршаған галактикаларға айтарлықтай әсер ететін квазарларды қолданумен қатар, олардың эволюциясын түсіну үшін ғаламның тарихындағы Реионизация дәуірі деп аталатын кезеңді зерттеу үшін де квазарларды пайдаланады. Бұл ғаламның ең мөлдір болған және жарықтың еркін жүруіне мүмкіндік берген сәт болды. Бұл галактика аралық ортадағы бейтарап газ зарядталған немесе иондалғандықтан болды.
JWST мұны біз бен квазар арасындағы газды зерттеу үшін фондық жарық көзі ретінде жарқын квазарларды пайдалану арқылы зерттейді. Жұлдызаралық газ қандай жарықты жұтатынын бақылай отырып, зерттеушілер жұлдызаралық газдың бейтарап немесе иондалған екенін анықтай алады.
Бірден 100 галактика
JWST ғаламды бақылау үшін пайдаланатын құралдардың бірі - Жақын инфрақызыл спектрограф (NIRSpec). Бұл құрал Хаббл ғарыштық телескопы түсірген мыңдаған галактикалардың кең бұрышты кескіні сияқты бақылайтын галактикалардың көрнекі түрде таң қалдыратын суреттерін шығармайды (төмендегі сурет). Оның орнына ол осы галактикалар туралы маңызды спектрографиялық ақпаратты қамтамасыз етіп, олардың көпшілігін бірден көруге мүмкіндік береді.
Бұл галактикалардың спектрлері көптеген мәліметтерді қамтиды, әсіресе химиялық құрамы туралы. Бұл композицияларды зерттей отырып, зерттеушілер галактикалардың өздерінің газ құрамын жұлдыздарға қаншалықты жылдам айналдыра алатынын көреді және осылайша ғаламның эволюциясын жақсырақ түсінеді.
Мұны қажетті дәлдікпен жасау үшін үлкен көлемдегі жарықты блоктау қажет және бұл әдетте бір уақытта бір нысанды зерттеуді білдіреді. JWST зерттеуге ниет білдірген кейбір нысандардың қашықтығы сонша, олардың жарығы керемет күңгірт, яғни спектрлік суретті құру үшін жеткілікті деректерді жинау үшін оларды жүздеген сағат бойы бақылау керек.
Бақытымызға орай, NIRSpec вафли үлгісінде орналасқан адам шашының өлшеміндей микро жапқыштары бар ширек миллион жеке терезелермен жабдықталған. Бұл осы жалюзилердің үлгісін реттеу арқылы JWST бір уақытта бақылау үшін бір көріністе көптеген нысандарды бақылай алатынын және ол аспандағы объектілердің кез келген өрісі үшін бағдарламаланатынын білдіреді. NASA бағалауы бойынша, бұл NIRSpec-ке бір уақытта 100 обсерваториядан спектрлерді жинауға мүмкіндік береді, бұған дейін басқа спектроскоп жасай алмаған.
Сондай-ақ оқыңыз:
- Кванттық физиканың 100 жылы: 1920 жылдардағы теориялардан компьютерлерге дейін
- Ойланатын 5 болашақ ғарыш миссиясы
Юпитер өлшеміндегі экзопланеталар
1990 жылдардың ортасынан және Күн тәрізді жұлдызды айналып өтетін планетаның ашылуынан бастап, біздің экзопланеталар каталогы кеңейіп, қазір 4-нан астам расталған әлемді қамтиды. Бұл әлемдердің көпшілігі, соның ішінде 51 жылы Мишель Майор мен Дидье Калоның швейцариялық тобы ашқан 1995 Пегаси b экзопланеті ыстық Юпитерлер. Бұл экзопланеталар өз жұлдыздарын жақын жерде айналып өтеді, әдетте революцияны бірнеше сағатта аяқтайды, бұл оларды экзопланеталарды бақылау әдістері арқылы оңай анықтауға мүмкіндік береді.
Бұл әлемдер көбінесе өз жұлдызына толқынды түрде байланысты, яғни бір жағы, мәңгілік күн жағы өте ыстық. Мұндай әлемнің жарқын мысалы - жақында Хаббл бортындағы спектроскопиялық камерамен байқалған WASP-121b. Күн жүйесіндегі Юпитерден сәл үлкенірек, темір мен алюминий осы планетаның күндізгі жағында буланады және бұл бу дыбыстан жоғары желдер арқылы түн жағына тасымалданады. Бұл элементтер салқындаған кезде металдық жаңбыр түрінде тұндырады, алюминийдің бір бөлігі басқа элементтермен қосылып, сұйық рубин және сапфир жаңбырлары түрінде тұнбаға түсуі мүмкін.
Бұл алып планеталардың ата-ана жұлдызына жақындығы толқындық күштердің оларға регби допының пішінін беруіне себеп болуы мүмкін. WASP-103b экзопланетасына не болды? JWST рөлінің бір бөлігі Жерден миллион км қашықтықта орналасқан осы агрессивті планеталардың ортасы мен атмосферасын зерттеу болады.
Супер Жерлер
Ғарыштық телескоп бақылау үшін пайдаланатын экзопланетаның тағы бір санаты супер-Жер деп аталады. Бұл Жерден 10 есе үлкен, бірақ Нептун немесе Уран сияқты мұз алыптарынан жеңіл дүниелер.
Супер-Жер міндетті түрде біздің планетамыз сияқты жартасты болуы міндетті емес, бірақ газдан немесе тіпті газ бен тау жыныстарының қоспасынан тұруы мүмкін. NASA 3-тен 10-ға дейінгі Жер массасының диапазонында планеталық композициялардың алуан түрлі болуы мүмкін екенін айтады, соның ішінде су әлемі, қарлы планеталар немесе Нептун сияқты негізінен тығыз газдан тұратын планеталар.
NASA-ның JWST радарына түсетін алғашқы екі супер-жер лавамен жабылған 55 Cancri e, ол 41 жарық жылы қашықтықта орналасқан жартасты ғаламшар және LHS 3844b болады, ол Жерден екі есе үлкен және үлкенірек көрінеді. жартасты беті бар, айға ұқсас, бірақ маңызды атмосферадан айырылған.
Бұл екі әлем де біз білетіндей өмірге өте жарамсыз болып көрінеді, бірақ JWST зерттейтін Құс жолының әртүрлі жерлеріндегі басқа экзопланеталар перспективалы болуы мүмкін.
Сондай-ақ қызықты:
- 10 жылы қара тесіктер туралы білген ең қызық 2021 нәрсе
- Терраформингтік Марс: Қызыл планета жаңа Жерге айналуы мүмкін бе?
TRAPPIST-1 жүйесі
Бірінші операциялық циклде телескоп Жерден 1 жарық жылы қашықтықта орналасқан TRAPPIST-41 жүйесін мұқият зерттейді. 2017 жылы ашылған бұл планеталық жүйені ерекше ететін нәрсе - оның жеті жартасты әлемі олардың жұлдызының белсенді аймағында болуы, бұл оны бұрын-соңды ашылған ең үлкен ықтимал өмір сүруге болатын жер әлемі етеді.
Астрономдар жұлдыздың айналасындағы тіршілік ету аймағын температура сұйық судың болуына мүмкіндік беретін аймақ ретінде анықтайды. Бұл аймақ сұйық судың болуы үшін тым ыстық немесе тым суық емес болғандықтан, оны жиі Goldilocks аймағы деп атайды.
Дегенмен, бұл аймақта болу планетада өмір сүруге жарамды дегенді білдірмейді. Венера да, Марс та Күннің айналасындағы аймақтың ішінде, және бірде-бір планета өмірді қолайлы түрде қамтамасыз ете алмайды, өйткені біз оны әртүрлі жағдайларға байланысты түсінеміз. Планетарлық қоғам басқа факторлар, мысалы, күн желінің күші, планетаның тығыздығы, үлкен айлардың басымдығы, планетаның орбитасының бағыты және планетаның айналуы (немесе оның жоқтығы) негізгі факторлар болуы мүмкін деп болжайды. тұруға жарамдылық үшін.
Органикалық молекулалар және планеталық туу
NASA-ның JWST көмегімен ғаламды инфрақызыл шолуының артықшылықтарының бірі - жұлдыз аралық газ бен шаңның тығыз және массивті бұлттарына қарау мүмкіндігі. Бұл өте қызықты көрінбесе де, бұл жұлдыздар мен планеталар туатын және жұлдызды питомник деп аталатын жерлер екенін ескерсеңіз, болашақ әлдеқайда тартымды болады.
Кеңістіктің бұл аймақтарын көрінетін жарық спектрінде байқау мүмкін емес, өйткені шаңның мөлшері оларды мөлдір етеді. Дегенмен, бұл шаң инфрақызыл толқын ұзындығы диапазонында электромагниттік сәулеленудің таралуына мүмкіндік береді. Бұл JWST осы газ және шаң бұлттарының тығыз аймақтарын олар құлап, жұлдыздар түзетін кезде зерттей алатынын білдіреді.
Сонымен қатар, ғарыштық телескоп жас жұлдыздарды қоршап тұрған және планеталарды тудыратын шаң мен газ дискілерін де зерттей алады. Ол Күн жүйесіндегі, соның ішінде Жер сияқты планеталардың қалай пайда болатынын көрсетіп қана қоймай, сонымен қатар өмірге маңызды органикалық молекулалардың осы протопланеталық дискілерде қалай таралатынын көрсете алады.
Бір жұлдызды питомник бар, оны әсіресе JWST бақылауға уақыты бар зерттеушілер жасайды.
Сондай-ақ оқыңыз:
Жаратылыс тіректері
Жаратылыс тіректері - адамзат бұрын-соңды бейнеленген ең жарқын және ең әдемі ғарыштық көріністердің бірі. Жаратылыс тіректерінің (төмендегі суретте) әдемі суреттерін түсірген Хаббл ғарыштық телескопы газ бен шаңнан тұратын осы жарық жылындағы биік мұнараларды тереңдей алды.
Бүркіт тұманында және Жерден 6500 жарық жылы қашықтықта Жылан шоқжұлдызында орналасқан, мөлдір емес бағандар – Жаратылыс тіректері – жұлдыздардың қарқынды қалыптасу орындары. Бағаналар ішіндегі жұлдыздардың туу процестерінің мәліметтерін жинау үшін Хаббл оларды оптикалық және инфрақызыл жарықта бақылаған.
Инфрақызыл жарық Жаратылыс тіректерінде болып жатқан процестерді бақылау үшін қажет, өйткені басқа қорадағы сияқты, көрінетін жарық осы эмиссия тұманының тығыз шаңына өте алмайды.
Хаббл көрінетін жарық үшін оңтайландырылған, бірақ ол әлі де олардың ішінде өмір сүретін кейбір жас жұлдыздарды көрсете отырып, бағандардың керемет инфрақызыл суреттерін түсіре алды. JWST командасын қуантқаны - олардың қуатты инфрақызыл ғарыштық телескопы ғарыштың осы қызықты аймағын ашады.
Юпитер, оның сақиналары мен серіктері
Күн жүйесіндегі ғарыштық телескоптың нысаналарының бірі ең үлкен планета, газ алыбы Юпитер болмақ. NASA мәліметтері бойынша, 40-тан астам зерттеушілер тобы Юпитерді, оның сақина жүйесін және оның екі серігі: Ганимед пен Иоды зерттейтін бақылау бағдарламасын әзірледі. Бұл Күн жүйесіндегі алғашқы телескоптық шолулардың бірі болады, оны газ гигантының жарықтығына қарсы калибрлеуді талап етеді, сонымен қатар оның әлдеқайда күңгірт сақина жүйесін бақылай алады.
Юпитерді бақылайтын JWST тобы планетаның 10 сағаттық күнін де ескеруі керек. Бұл бесінші планетаның Күннен тез орбитада айналатын белгілі бір аймағын зерттеу үшін бөлек кескіндерді бірге «тігуді» қажет етеді, мысалы Ұлы Қызыл дақ – Күн жүйесіндегі ең үлкен дауыл, бүкіл Жерді жұтып қоюға жеткілікті терең және кең. .
Астрономдар Ұлы Қызыл дақ үстіндегі атмосфера температурасының ауытқуының себебін, Юпитердің ерекше күңгірт сақиналарының сипаттамаларын және Юпитердің Ганимед серігі бетінің астында тұзды судан тұратын сұйық мұхиттың болуын жақсырақ түсінуге тырысады.
Астероидтар және Жерге жақын объектілер
JWST Күн жүйесінде атқаратын басқа маңызды рөлдердің бірі - астероидтар мен жүйенің басқа да кішігірім денелерін инфрақызыл диапазондағы зерттеу. Зерттеу NASA-ның Жерге жақын объектілер (NEO) ретінде жіктейтінін қамтиды, бұл кометалар мен астероидтар, олар жақын маңдағы планеталардың тартылыс күші арқылы орбиталарға Жердің төңірегіне кіруге мүмкіндік береді.
JWST инфрақызыл диапазондағы астероидтар мен NEO-ларды бақылауды жүргізеді, бұл жердегі телескоптарды немесе қуаттылығы аз ғарыштық телескоптарды пайдалану арқылы Жер атмосферасынан мүмкін емес. Бұл астероидтарды бағалаудың мақсаты осы денелердің бетінен жарықтың жұтылуы мен шығарылуын зерттеу болады, бұл олардың құрамын жақсырақ түсінуге көмектеседі. JWST сонымен қатар астрономдарға астероидтардың пішіндерін, олардың шаң құрамын және газды қалай шығаратындарын жақсырақ жіктеуге мүмкіндік береді.
Астероидтарды зерттеу Күн жүйесі мен оның планеталарының 4,5 миллиард жыл бұрын пайда болуын түсінуге тырысатын ғалымдар үшін өте маңызды. Өйткені олар планеталар пайда болған кезде болған, кішігірім планетаны құрайтын денелердің тартылуынан құтылған «бұзілмеген» материалдардан тұрады.
Ғаламшарлардың, жұлдыздардың және галактикалардың алғашқы сәттерін зерттеумен қатар, бұл миссия JWST ғылымның кейбір іргелі құпияларын қалай шешетінін тағы бір рет көрсетеді.
Келесі не?
15 жылдың 2022 маусымындағы жағдай бойынша NASA Webb-тің барлық құралдары қосылды және алғашқы суреттер түсірілді. Сонымен қатар, төрт бейнелеу режимі, үш уақыт сериясы режимі және үш спектроскопиялық режим сыналған және сертификатталған, тек үшеуі қалды. Жоғарыда айтылғандай, 12 шілдеде NASA Уэббтің мүмкіндіктерін көрсететін тизер бақылаулар жинағын шығаруды жоспарлап отыр. Олар ғарыш суреттерінің сұлулығын көрсетеді, сонымен қатар астрономдарға олар алатын деректердің сапасы туралы түсінік береді.
12 шілдеден кейін Джеймс Уэбб ғарыштық телескопы өзінің ғылыми миссиясын толықтай атқара бастайды. Келесі жылдың егжей-тегжейлі кестесі әлі жарияланған жоқ, бірақ бүкіл әлем астрономдары бұрын-соңды жасалған ең қуатты ғарыштық телескоптың алғашқы деректерін асыға күтуде.
Сіз Украинаға орыс басқыншыларына қарсы күресуге көмектесе аласыз. Мұны істеудің ең жақсы жолы - Украина Қарулы Күштеріне қаражат беру Lifelife немесе ресми парақшасы арқылы NBU.
Біздің парақшаларымызға жазылыңыз Twitter бұл Facebook.
Сондай-ақ оқыңыз: