Что будет изучать телескоп Джеймс Уэбб?

1 428

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 —

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.

Хронология исследования экзопланет
Хронология исследования экзопланет. Первые открытия экзопланет в 1990-х годах наземными обсерваториями полностью изменили наше представление о Солнечной системе и открыли новые области исследований, которые продолжаются и сегодня. Эта инфографика освещает основных космических участников в этой области, включая миссии в прошлом, настоящем и будущем. © ЕКА

Многие 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 и как их смерть влияет на окружающую среду?

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 или становятся газовыми планетами-гигантами или коричневыми карликами.

Представление художника о некоторых возможных путях эволюции звезд с разной начальной массой
Представление художника о некоторых возможных путях эволюции звезд с разной начальной массой. Некоторые протозвезды, коричневые карлики, никогда не нагреваются до такой степени, чтобы превратиться в полноценные звезды, а просто остывают и исчезают. Красные карлики, самый распространенный тип звезд, продолжают гореть до тех пор, пока не превратят весь свой водород в гелий, превратившись в белого карлика. Солнцеподобные раздуваются в красных гигантов, а их внешние оболочки превращаются в красочные туманности, а потом их ядра превращаются в белых карликов. Самые массивные звезды резко коллапсируют после того, как они сожгли свое топливо, вызывая взрыв сверхновой или гамма-всплеск и оставляя после себя нейтронную звезду или черную дыру. © ЕКА

Уэбб также увидит, как самые массивные 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 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 смотрел на «детство» галактик, Уэбб увидит их «младенческую» фазу.

Сверхглубокое поле галактик Хаббла
Сверхглубокое поле галактик Хаббла. Новое исследование активности звездообразования в 179 галактиках на этом изображении, включая многие из галактик, датируемых примерно шестью миллиардами лет назад, подтверждает более ранний сбивающий с толку результат: галактики с меньшей массой, как правило, производят звезды со скоростью, немного меньшей, чем ожидалось. © НАСА, ЕКА

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.

Эта иллюстрация показывает почти 14-миллиардную историю нашей Вселенной
Эта иллюстрация показывает почти 14-миллиардную историю нашей Вселенной. Здесь видны основные события, происходившие между начальной фазой вселенной, когда ее свойства были почти однородны и прерывались лишь крошечными флуктуациями, до богатого разнообразия космических структур, которые мы наблюдаем сегодня: звезд и галактик. Серия панелей в правой части иллюстрации увеличивает космическую крупномасштабную структуру, чтобы показать сначала скопление галактик, затем спиральную галактику, похожую на нашу Галактику Млечный Путь, и, наконец, Солнечную систему. Предоставлено: ESA – К. Карро.

Уэбб также прольет 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.

Смотрите также:
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии