Джеймс Уэбб начинает наблюдение за первыми звездами и потенциально обитаемыми мирами
Первые изображения с космического телескопа Джеймс Уэбб были представлены на этой неделе, но его научная работа только началось. Вот взгляд на два ранних проекта, в которых будут использоваться мощные инструменты орбитальной обсерватории.
Первые звезды и галактики
Одним из больших обещаний телескопа является его способность изучать самую раннюю фазу космической истории, вскоре после Большого Взрыва 13,8 миллиардов лет назад.
Чем дальше от нас находятся объекты, тем больше времени требуется, чтобы их свет достиг нас, и, таким образом, заглянуть в далекую вселенную — значит заглянуть в далекое прошлое.
«Мы собираемся оглянуться назад, в то самое раннее время, чтобы увидеть первые галактики, которые сформировались в истории Вселенной», — объяснил астроном из Научного института космического телескопа Дэн Коу, который специализируется на ранней Вселенной.
Астрономы до сих пор прошли 97 процентов пути назад к Большому взрыву, но «мы просто видим эти крошечные красные пятнышки, когда смотрим на эти галактики, которые так далеко. С Уэббом мы, наконец, сможем заглянуть внутрь этих галактик и увидеть, из чего они состоят».
В то время как сегодняшние галактики имеют форму спирали или эллипса, самые ранние были «комковатыми и неправильными», и Уэбб должен обнаружить в них более старые красные звезды, больше похожие на наше Солнце, которые были невидимы для космического телескопа Хаббл.
У Дэна Коу и его команды есть два проекта для Уэбба: наблюдение за одной из самых далеких известных галактик, MACS0647-JD, которую он нашел в 2013 году, и Эарендел, самой далекой из когда-либо обнаруженных звезд, которая была обнаружена в марте этого года.
Анализ светового спектра объекта раскрывает его свойства, в том числе температуру, массу и химический состав.
Ученые еще не знают, как будут выглядеть самые ранние звезды, которые, вероятно, начали формироваться через 100 миллионов лет после Большого взрыва.
«Мы могли бы увидеть совсем другие вещи, — сказал Дэн Коу, — так называемые звезды «Населения III», которые, как предполагается, были намного массивнее нашего Солнца и были «нетронутыми», то есть состояли исключительно из водорода и гелия.
В конечном итоге они взорвались сверхновыми, способствуя химическому обогащению космоса, которое привело к созданию звезд и планет, которые мы видим сегодня.
Некоторые астрономы сомневаются, что эти нетронутые звезды населения III когда-либо будут найдены, но это не остановит астрономическое сообщество от попыток их найти.
Экзопланеты в обитаемой зоне
Астрономы выиграли время на Уэббе на основе конкурсного отбора, открытого для всех, независимо от того, насколько они продвинулись в своей карьере. Оливии Лим из Монреальского университета, всего 25 лет. «Я еще не родилась, когда люди начали говорить об этом телескопе», — говорит она.
Ее цель: наблюдать за скалистыми планетами размером примерно с Землю, вращающимися вокруг звезды TRAPPIST-1. Они расположены так близко друг к другу, что с поверхности одной из них можно было ясно видеть, как в небе появляются другие.
«Система Trappist-1 уникальна, — объясняет Оливия Лим. «Почти все условия там благоприятны для поиска жизни за пределами нашей Солнечной системы».
Кроме того, три из семи планет Trappist-1 находятся в «обитаемой зоне» Златовласки, не слишком близко и не слишком далеко от своей звезды, что позволяет поддерживать правильную температуру для жидкой воды на их поверхности.
Система находится «всего» в 39 световых годах от нас, и мы можем видеть, как планеты проходят перед своей звездой.
Это позволяет наблюдать падение светимости, вызванное пересечением звезды, и использовать спектроскопию для определения свойств планет.
Пока неизвестно, есть ли у этих планет атмосфера, но Лим хочет это выяснить. Если это так, свет, проходящий через эти атмосферы, будет «фильтроваться» через содержащиеся в нем молекулы, оставляя следы для Уэбба.
Мечтой для ученых было бы обнаружение присутствия там водяного пара, углекислого газа и озона.
Планетная система Trappist-1 настолько важная цель, что нескольким другим научным группам также было предоставлено время понаблюдать за ней.
По словам ученых, поиск там следов жизни, если они существуют, все равно потребует времени. Но «все, что мы делаем в этом году, — это действительно важные шаги для достижения этой конечной цели».