Что будет изучать телескоп Джеймс Уэбб?
Научные цели космического телескопа Джеймс Уэбб охватывают очень широкий круг тем и позволят изучить многие открытые вопросы астрономии.
Их можно разделить на четыре основных направления:
Другие миры — экзопланеты
Ключевые вопросы: Где и как формируются и развиваются планетные системы?
Благодаря быстро развивающейся области исследований экзопланет — планет за пределами нашей Солнечной системы — Уэбб сможет внести свой вклад в такие ключевые вопросы, как: уникальна ли Земля? Существуют ли другие планетные системы, подобные нашей? Одиноки ли мы во Вселенной?
Джеймс Уэбб подробно изучит атмосферы самых разных экзопланет. Он будет искать атмосферу, подобную земной, и сигнатуры ключевых веществ, таких как метан, вода, кислород, углекислый газ и сложные органические молекулы, в надежде найти строительные блоки жизни.
Таким образом, Уэбб дополнит будущий космический телескоп дистанционного зондирования атмосферы в инфракрасном диапазоне экзопланет ЕКА (Ариэль), который будет изучать, из чего состоят экзопланеты, как они сформировались и как они развиваются.
Кроме того, Джеймс Уэбб также будет изучать внешние планеты нашей Солнечной системы.
Многие экзопланеты напоминают Нептун и Уран, поэтому изучение планет в нашей солнечной системой может дать новые идеи для лучшего понимания формирования планет в целом.
Жизненный цикл звезд
Ключевые вопросы: Как и где образуются звезды? Что определяет их размер и массу? Как умирают звезды и как их смерть влияет на окружающую среду?
Звезды превращают простые элементы Вселенной в более тяжелые элементы и посредством взрывов сверхновых распространяют их по всему космосу. Наблюдая в инфракрасной части спектра, Уэбб сможет заглянуть сквозь пылевые оболочки только что родившихся звезд. Его превосходная чувствительность также позволит астрономам напрямую исследовать слабые протозвездные ядра — самые ранние стадии рождения звезд.
Джеймс Уэбб будет изучать коричневые карлики, тусклые объекты с промежуточной массой между планетами и звездами, которые сами по себе недостаточно массивны, чтобы начать термоядерные реакции и стать полноценными звездами. Уэбб определит, как и почему облака пыли и газа коллапсируют в звезды или становятся газовыми планетами-гигантами или коричневыми карликами.
Уэбб также увидит, как самые массивные звезды взорвутся как сверхновые и оставят после себя новые облака пыли и газа, а также тяжелые металлы, которые обогащают космос, образуя новые поколения звезд.
Ранняя Вселенная
Ключевые вопросы: Как выглядела ранняя Вселенная? Когда появились первые звезды и галактики?
Впервые в истории человечества у нас будет возможность непосредственно наблюдать за формированием первых звезд и галактик. Инфракрасное зрение Уэбба превращает его в мощную машину времени, способную заглянуть на 13,5 миллиардов лет назад, выйдя за пределы взгляда Хаббла, которые показали нам молодые галактики, когда им было всего несколько сотен миллионов лет, и они были маленькими, компактными и неправильными.
Чувствительность Уэбба к инфракрасному излучению позволит не только заглянуть в прошлое, но и получить гораздо больше информации о звездах и галактиках в ранней Вселенной. В то время как Хаббл смотрел на «детство» галактик, Уэбб увидит их «младенческую» фазу.
Данные Уэбба также помогут ответить на насущные вопросы о том, как черные дыры формировались и росли на раннем этапе, и какое влияние они оказали на формирование и эволюцию ранней Вселенной.
Первые галактики, темная материя и темная энергия
Ключевые вопросы: Как со временем эволюционировали первые галактики? Что мы можем узнать о темной материи и темной энергии?
Сегодняшняя Вселенная населена галактиками — космическими островами, состоящими из сотен миллиардов звезд.
Их размеры и формы сильно различаются, что дает представление о том, как они формировались и развивались. В первые несколько миллиардов лет Вселенная была очень динамичной: галактики сливались или разрывались на части, а также взрывались сверхновые короткоживущие массивные звезды.
Работая в инфракрасном диапазоне, Уэбб сможет наблюдать большую часть света от этих первичных галактик и обнаруживать их окутанные пылью рождение звезд и поглощающие материю черные дыры.
Уэбб также прольет свет на темную материю, материал, который заполняет космос, но не виден напрямую.
Таким образом, Уэбб дополнит будущую миссию ЕКА Euclid, которая составит карту геометрии Вселенной и специально предназначена для изучения темной энергии — силы, стоящей за ускоряющимся расширением Вселенной, и загадочной темной материи.