Kā Džeimsa Veba kosmiskais teleskops mainīja astronomiju savā pirmajā gadā

Pagājušajā gadā, tuvojoties Ziemassvētkiem, astronomi un kosmosa entuziasti no visas pasaules pulcējās, lai redzētu tik ļoti gaidīto Džeimsa Veba kosmiskā teleskopa palaišanu. Lai gan teleskops ir ievērojams inženierijas darbs, tas nav bijis bez strīdiem — no budžeta pārsniegšanas un atpalikšanas no grafika līdz nosauktam bijušā NASA administratora vārdā, kurš ir apsūdzēts noziegumos. Homofobija.

Neskatoties uz strīdiem par teleskopa nosaukumu un datumu, šogad viena lieta ir kļuvusi ļoti skaidra – JWST zinātnes spējas ir ievērojamas. Tās zinātniskās darbības sākās 2022. gada jūlijā, un tas jau ir ļāvis astronomiem iegūt jaunas perspektīvas un atšķetināt noslēpumus par dažādām kosmosa tēmām.

Tiešākais JWST mērķis ir viens no vērienīgākajiem projektiem mūsdienu astronomijas vēsturē: atkārtoti apmeklēt dažas no pirmajām galaktikām, kas izveidojās, kad Visums bija pilnīgi jauns.

Tā kā gaismai ir vajadzīgs laiks, lai no tās avota nokļūtu līdz mums šeit uz Zemes, skatoties uz ārkārtīgi attālām galaktikām, astronomi patiesībā var atskatīties pagātnē, lai redzētu vecākās galaktikas, kas veidojušās pirms vairāk nekā 13 miljardiem gadu.

Lai gan viņš tur bija Daži strīdi Astronomi diskutēja par dažu pirmo agrīno galaktiku noteikšanu precizitāti — JWST instruments nebija pilnībā kalibrēts, tāpēc bija iespēja mainīt attālāko galaktiku precīzu vecumu — nesenie atklājumi ir apstiprinājuši domu, ka JWST ir atklājis galaktikas no pirmie 350 miljoni gadu pēc Lielā sprādziena.

Tas padara šīs galaktikas par vecākajām jebkad novērotajām galaktikām, un tām bija daži pārsteigumi, piemēram, tās bija daudz spožākas, nekā gaidīts. Tas nozīmē, ka ir vēl vairāk, lai uzzinātu, kā galaktikas veidojās agrīnajā Visumā.

Šīs agrīnās galaktikas tiek identificētas, izmantojot aptaujas un Dziļa lauka fotogrāfijas, kas izmanto Webb, lai aplūkotu lielus debesu plankumus, kas no pirmā acu uzmetiena varētu šķist tukši. Šajos reģionos nav tādu spilgtu objektu kā Saules sistēmas planētas, un tie atrodas tālu no mūsu galaktikas centra, kas ļauj astronomiem meklēt dziļi kosmosā, lai atklātu šos ārkārtīgi attālos objektus.

JWST pirmo reizi spēja atklāt oglekļa dioksīdu eksoplanetas atmosfērā un nesen atklāja arī virkni citu savienojumu WASP-39b atmosfērā, tostarp ūdens tvaikus un sēra dioksīdu. Tas nozīmē ne tikai to, ka zinātnieki var redzēt planētas atmosfēras sastāvu, bet arī redzēt, kā atmosfēra mijiedarbojas ar planētas saimniekzvaigznes gaismu, jo sēra dioksīds rodas ķīmiskās reakcijās ar gaismu.

Mācības par eksoplanetu atmosfēru ir ļoti svarīgas, ja vēlamies atrast Zemei līdzīgas planētas un meklēt dzīvību. Iepriekšējās paaudzes instrumenti varēja identificēt eksoplanetas un sniegt pamatinformāciju, piemēram, to masu vai diametru un to, cik tālu tās riņķo no savas zvaigznes. Bet, lai saprastu, kā tas būtu uz vienas no šīm planētām, mums ir jāzina tās atmosfēra. Izmantojot JWST datus, astronomi varēs meklēt apdzīvojamas planētas tālu aiz mūsu Saules sistēmas.

JWST uzmanību ir piesaistījušas ne tikai tālās planētas. Tuvāk mājām JWST ir izmantots, lai pētītu mūsu Saules sistēmas planētas, tostarp Neptūns un Jupiteru, un drīzumā to izmantos arī Urāna pētīšanai. Skatoties infrasarkanajā diapazonā, JWST spēja identificēt tādas pazīmes kā Jupitera polārblāzma un skaidru skatu uz Lielo Sarkano plankumu. Turklāt teleskopa augstā izšķirtspēja nozīmē, ka tas var redzēt mazus objektus pat pret planētu spilgtumu, piemēram, rāda reti redzamos Jupitera gredzenus. Tas arī iemūžināja skaidrāko Neptūna gredzenu attēlu vairāk nekā 30 gadu laikā.

Otra lielākā JWST izmeklēšana šogad bija uz Marsa. Marss ir vislabāk izpētītā planēta ārpus Zemes, un gadu gaitā tajā ir izvietoti daudzi roveri, orbītas un nolaižamie aparāti. Tas nozīmē, ka astronomi diezgan labi izprot atmosfēras sastāvu un sāk uzzināt par tās laikapstākļu sistēmu. Marsu ir grūti pētīt arī ar jutīgu kosmosa teleskopu, piemēram, JWST, jo tas ir tik spilgts un tik tuvu. Taču šie faktori padarīja to par ideālu izmēģinājumu poligonu, lai noskaidrotu, ko spēj jaunais teleskops.

Tika izmantots JWST Gan kameras, gan spektra ierīces pētīt Marsu, parādot tā atmosfēras sastāvu, kas gandrīz precīzi atbilst modelim, kas sagaidāms no pašreizējiem datiem, parādot, cik precīzi ir JWST instrumenti šāda veida izmeklēšanai.

Vēl viens JWST mērķis ir uzzināt par zvaigžņu dzīves ciklu, ko astronomi pašlaik izprot lielos vilcienos. Viņi zina, ka putekļu un gāzu mākoņi veido mezglus, kas savāc tiem vairāk materiāla un sabrūk, veidojot, piemēram, protozvaigznes, taču tieši tas, kā tas notiek, ir jāpēta vairāk. Viņi arī uzzina par reģioniem, kur veidojas zvaigznes, un kāpēc zvaigznes mēdz veidoties kopās.

JWST ir īpaši noderīga šīs tēmas pētīšanai, jo tās infrasarkanie instrumenti ļauj tai skatīties cauri putekļu mākoņiem, lai redzētu interjeru, kur veidojas zvaigznes. Jaunākie fotoattēli parāda failu Protozvaigžņu attīstība Un jūs izmetat mākoņus un meklējat reģionus, kur zvaigznes ir blīvas, piemēram, slavenā zvaigzne radīšanas pīlāri Ērgļa miglājā. Attēlojot šīs struktūras dažādi viļņu garumiJWST instrumenti var redzēt dažādas putekļu un zvaigžņu veidošanās pazīmes.

Runājot par radošuma pīlāriem, viens no JWST lielākajiem mantojumiem sabiedrības apziņā ir satriecošie kosmosa attēli. No starptautiskā sajūsmas, kad jūlijā tika atklāti pirmie teleskopa attēli, līdz Jauni skati uz slavenajiem orientieriem Tāpat kā kolonnas, arī tīmekļa attēli šogad ir bijuši visur.

Un arī brīnišķīgi Karīnas miglājs Un Pirmais dziļais lauksCiti attēli, par kuriem ir vērts padomāt minūtes laikā, ietver zvaigžņveidīgi veidotas figūras Tarantula miglājsPutekļainu koku gredzeni no Binārā zvaigzne Wolf-Rayet 140Un citas pasaules mirdzums Jupiters infrasarkanajā starā.

Un attēli turpina nākt: tikai pagājušajā nedēļā tika izlaists jauns fotoattēls, kurā redzams a kvēlojoša sirds No galaktikas NGC 7469.

Šis gads ir pilns ar pārsteidzošiem atklājumiem un vēl vairāk.