Прокачайте свій бізнес з інструментами від Київстар 🧑‍💻

Очі, якими ми дивимося у Всесвіт. Навіщо людству такі телескопи, як «Джеймс Вебб» і «Габбл»

Космічний телескоп «Джеймс Вебб» показав свої перші зображення, до яких цей проєкт ішов із початку 1990-х. До цього основним нашим «оком» у Всесвіт був «Габбл». 

Залишити коментар
Очі, якими ми дивимося у Всесвіт. Навіщо людству такі телескопи, як «Джеймс Вебб» і «Габбл»

Космічний телескоп «Джеймс Вебб» показав свої перші зображення, до яких цей проєкт ішов із початку 1990-х. До цього основним нашим «оком» у Всесвіт був «Габбл». 

Які відкриття здійснив перший великий космічний телескоп, як «Джеймс Вебб» збирається його перевершити та до чого тут узагалі вік Усесвіту — у матеріалі dev.uа.

Темна енергія розширення Всесвіту

Щоби краще зрозуміти значення «Джеймса Вебба», подивімося, що зробив його умовний «попередник» — «Габбл».

Космічний телескоп «Габбл» насправді нікуди не зник: він, як і раніше, продовжує працювати та ще радуватиме нас до 2030–2040 років своїми фоточками, а вчених ще й новою інформацією.

Космічний телескоп «Габбл»

Просто «Вебб» — це зараз найбільший оптичний телескоп у космосі, який орієнтується саме на інфрачервоне знімання, тому бачить об’єкти, що надто старі, віддалені або слабкі для «Габбла». Якщо простіше, він новіший, крутіший і дивиться в правильному діапазоні світла, тому що Всесвіт буває досить непрозорим.

«Джеймс Вебб»

Інфрачервона астрономія відкриває невидимі, якщо спостерігати за ними на інших довжинах хвиль, речі. Хмари газу та пилу в туманностях, коричневі карлики, акреційні диски навколо чорних дірок — усе це досить важко «побачити» звичайною оптикою. Теплове випромінювання дає купу інформації: що випромінює, з якою температурою, якою швидкістю, з чого складається об’єкт.

П’ять основних інструментів «Габбла» здійснюють спостереження в ультрафіолетовому, видимому та ближньому інфрачервоному областях електромагнітного спектра. Це телескоп-універсал, який знімає найдетальніші зображення у видимому світлі.

Саме «Габбл» допоміг дізнатися, скільки років нашому Всесвіту.

Тут треба невеликий відступ: телескоп «Габбл» назвали на честь Едвіна Габбла, астронома, який досліджував розширення Всесвіту.

Едвін Габбл
Космологічний закон Габбла-Леметра

Космологічний закон Габбла-Леметра постулює, що галактики розлітаються зі швидкістю, прямо пропорційною відстані до них. Постійна Габбла — коефіцієнт цієї пропорційності, тобто, якщо простіше, коефіцієнт прискорення об’єктів. Якщо зовсім просто, зараз NASA вважає, що галактики прискорюються зі швидкістю 73 км/с на один мегапарсек (трохи понад три мільйони світлових років плюс-мінус або 10 у 22 ступені кілометрів).

Щоб вичислити цю постійну, потрібно спостерігати за об’єктами, що за межами нашої галактики. Оскільки це далеко, дивитися потрібно на яскраві об’єкти, і тут астрономам підійшли цефеїди — прогнозовані пульсівні зірки, які добре видно. Коли Габбл відкрив такі в Туманності Андромеди, він фактично довів існування інших галактик.

«Габбл» мав виміряти відстань до цефеїд точніше, щоб обмежити значення постійної Габбла. І він зробив це. До спостережень «Габбла» похибка визначення сталої Габбла оцінювалася в 50%, спостереження дали змогу підвищити точність до 10%. Також ці уточнення допомогли таки обмежити вік Усесвіту — до 13,7 млрд років. До запуску космічного телескопа вчені в цьому питанні давали цифри від 10 до 20 млрд років.

Барвисте зображення, що нагадує космічну версію підводного світу. Воно кишить зірками й було опубліковано на честь 30-річчя спостереження космічного телескопа «Габбл» за дивами космосу. На картинці «Габбла» гігантська червона туманність (NGC 2014) і її менший блакитний сусід (NGC 2020) — частина величезної області зореутворення у Великій Магеллановій Хмарі, галактиці-супутнику Чумацького Шляху, розташованій на відстані 163 000 світлових років від нас. Зображення називають «Космічним рифом», оскільки NGC 2014 нагадує частину коралового рифу, що плаває у величезному морі зірок.

Уже у травні 2022 NASA опублікувало звіт-аналіз даних «Габбла» за 30 років. Команда вчених зібрала та проаналізувала найповніший на сьогодні каталог об’єктів, щоби зробити найточніші вимірювання постійної Габбла. Це було зроблено шляхом вивчення 42 галактик, які містили як цефеїди, так і наднові зорі типу Ia, як зображено телескопом Hubble за останні 30 років. Згідно з цією роботою, постійна Габбла, яку розрахувала команда, становила 73 км/с/Мпк (45,4 милі), плюс-мінус 1 км/с/Мпк (0,6 милі).

Зображення туманності Орла демонструють здатність космічного телескопа «Габбла» робити знімки як у видимому (ліворуч), так і в інфрачервоному (праворуч) світлі.

Та ці відкриття додали таки астрономам проблем: виявилося, що Всесвіт розширюється все швидше і швидше, хоча його мала би сповільнювати гравітація. Причиною цього вважається щось, що змушує галактики розлітатися. Оскільки ми поки не знаємо, що саме це робить, не бачимо, що це робить, і жодним чином із ним не взаємодіємо, цю штуку назвали «темна енергія».

Також «Габбл» дав нам:

  • Карти поверхні Плутона й Ериди (ще одна карликова планета, трохи менша за Плутон)
  • Ультрафіолетові полярні сяйва на Сатурні, Юпітері та Ганімеді
  • Спектрографію деяких екзопланет
  • Докази процесу формування планет біля зірок Чумацького Шляху
  • Часткові докази існування надмасивних чорних дір у центрах галактик — що зараз уже доведено остаточно
  • Hubble Ultra Deep Field — фото, зроблене з ефективною витримкою 11,3 доби, що містить декілька тисяч тьмяних галактик
  • Уперше було отримано зображення перших згустків матерії — протогалактик
  • Понад 1500 нових галактик
  • 700 000 зображень 22 000 небесних об’єктів
Ультрафіолетові полярні сяйва на Юпітері 

Тобто, як бачите, «Габбл» уже достатньо серйозно розширив наші уявлення про Всесвіт і поки що на пенсію не збирається, хоча ремонтували його (просто в космосі) кілька разів. Просто «Джеймс Уебб» зможе заглянути далі та глибше у Всесвіт.

Далі, глибше, чіткіше

«Наступника» «Габбла» стали обговорювати ще з початку 1990, можливо, навіть до старту шатла «Діскавері», який і вивіз «Габбл» на орбіту.

Будувати «Джеймс Вебб» почали в 1996 році з бюджетом $500 млн. Запустити планували у 2007. Та інструменти покращувалися, бюджет зростав — і зібрали його аж у 2016 році, через 20 років після початку роботи. Планували запустити у 2019 — але пошкодили протисонцевий екран. Відклали до 2020 року, потім — до 2021-го, почався коронавірус, виникли проблеми з доставленням на космодром і монтажем, та й сама ракета комизилася.

Зрештою, витративши на проєкт понад $9,7 млрд, телескоп запустили 25 грудня 2021 року ракетою-носієм «Аріан-5».

Тож, підсумовуючи, це найбільший, найдорожчий і найчутливіший оптичний та інфрачервоний космічний телескоп в історії людства.

Перше зображення з «Джеймса Вебба» опублікував президент США Джо Байден 12 липня 2022 року. Це зображення з гравітаційною лінзою під назвою «Перше глибоке поле Вебба» (омаж «Габбла»), що показав галактики на відстані 4,6 мільярда світлових років від Землі з далекими об’єктами на відстані 13,1 мільярда світлових років.

«Перше глибоке поле Вебба»
Праворуч — те, як Усесвіт бачить телескоп Hubble. Ліворуч — та сама область неба очима телескопа James Webb.

Потім NASA показали інші фото та дані з «Джеймса Вебба».

  • Туманність Кіль — молода область зореутворення на відстані приблизно 8500 світлових років від Землі
  • Аналіз атмосфери гігантської газової екзопланети WASP-96b, що обертається навколо своєї зірки за 1120 світлових років від Землі
  • Туманність Південне кільце — скинута газопилова оболонка вмираючої зірки (2500 світлових років від Землі)
  • Квінтет Стефана — п’ять галактик, що стикаються, утворюючи нові зірки (290 млн світлових років)

Як бачите, це різні дані та різні відстані до об’єктів, основне завдання тут — показати, що всі інструменти «Джеймса Вебба» готові до полювання за минулим Усесвіту.

Саме це і є одна з основних місій телескопа: дослідження раннього Всесвіту й еволюція галактик, адже він може побачити й світло перших галактик, і більш віддалені та тьмяні галактики. Також «Вебб» може заглядати всередину газопилових хмар, що покаже, як утворюються зірки. І, нарешті, він здатний шукати воду та метан у спектрах екзопланет — тобто ознаки придатності до життя.

Навіщо нам узагалі здалися телескопи

По-перше, це гарно.

Так, ми знаємо, що яскраві картинки астрономічних фото таких телескопів, як «Габбл» чи «Вебб» — це трошки художні роботи, оскільки самі телескопи знімають чорно-білі зображення, які потім, за даними інших інструментів (типу спектрометрів) «розфарбовують» дизайнери з астрономічною освітою. Але вони неймовірні.

По-друге, і це основне — тому що так ми можемо трохи більше дізнатися про Всесвіт. Візьміть те саме «Глибоке поле Вебба». Там є галактики, яким понад 13 млрд років. Їхнє випромінювання летіло сюди 13 млрд років. Ми бачимо їх 13 млрд років тому.

Це — справжня машина часу, яка повертає людство в епоху, коли не було нічого. І далі ми не бачимо нічого. Це — кордон Усесвіту. Це доводить, що у Всесвіту є, власне, кордони, і є вік.

Людство досить обмежене у своїх біологічних можливостях пізнання Всесвіту. Ми спостерігаємо — за допомогою «вбудованих» інструментів досить незначну його частину — кілька тисяч зірок і купку планет і планетоїдів. Біологічні інструменти обманюють: нам може здаватися, що Сонце обертається навколо пласкої Землі.

Сам Усесвіт теж не поспішає ділитися інформацією: не те щоб на кожному новому об’єкті, який ми бачимо, висіла інструкція з використання. Навпаки, найшвидше, чим він ділиться — це світло, та навіть світло дуже довго летить, і спіймати фотончики, що вказали б на наявність у цьому квадранті неба якогось об'єкта, досить складно. Особливо, якщо об’єкт далеко.

Тож маємо якось розбиратися самі — неважливо, симуляція цей світ, чи реальність. Піднявшись вище та відлетівши далі, можна побачити справжні дива. Зародження матерії — з якої створені й ми з вами, тому що в нас повно металів, а Всесвіт створює метали тільки в газопилових хмарах і зорях, під високим тиском змушуючи елементарні частинки зливатися в складніші атоми. Поява та смерть зірок — тому що біля нас теж є зоря, про яку варто знати більше, у тому числі й про її майбутнє чи минуле. Планети, придатні для життя — якщо колись ми зможемо розігнатися швидше за світло й інших жителів Всесвіту, яким теж сподобалася й екзопланета.

Автор: Дмитро Бунецький

Читайте головні IT-новини країни в нашому Telegram
Читайте головні IT-новини країни в нашому Telegram
По темi
Читайте головні IT-новини країни в нашому Telegram
Другий сезон проєкту Ukrainian Underdogs.

Що сьогодні відбувається між державою та IT

УЧАСТЬ В АЗАРТНИХ ІГРАХ МОЖЕ ВИКЛИКАТИ ІГРОВУ ЗАЛЕЖНІСТЬ. ДОТРИМУЙТЕСЯ ПРАВИЛ (ПРИНЦИПІВ) ВІДПОВІДАЛЬНОЇ ГРИ.
Ліцензія видана ТОВ "СЛОТС Ю.ЕЙ." на провадження діяльності з організації та проведення азартних ігор казино у мережі Інтернет від 15.09.23 (рішення КРАІЛ №245 від 31.08.2023); ТОВ "СЛОТС Ю.ЕЙ." – на провадження діяльності з організації та проведення азартних ігор казино у мережі Інтернет від 26.04.2021 (рішення КРАІЛ №150 від 12.04.2021); ТОВ «СПЕЙСИКС» – на провадження діяльності з організації та проведення азартних ігор казино у мережі Інтернет від 08.02.2021 (рішення КРАІЛ №34 від 02.02.2021); ТОВ «ГЕЙМДЕВ» – на провадження діяльності з організації та проведення азартних ігор казино у мережі Інтернет від 16.02.2021 (рішення № 47 від 10.02.2021).
Читайте також
NASA запустило космічний апарат Capstone на орбіту Місяця. Він дозволить розрахувати орбіту для майбутньої американської навколомісячної станції Gateway.
NASA запустило космічний апарат Capstone на орбіту Місяця. Він дозволить розрахувати орбіту для майбутньої американської навколомісячної станції Gateway.
NASA запустило космічний апарат Capstone на орбіту Місяця. Він дозволить розрахувати орбіту для майбутньої американської навколомісячної станції Gateway.
Якщо Україна повернеться в зону стабільності, нові реалії дозволять їй отримати надсучасні космічні технології
Якщо Україна повернеться в зону стабільності, нові реалії дозволять їй отримати надсучасні космічні технології
Якщо Україна повернеться в зону стабільності, нові реалії дозволять їй отримати надсучасні космічні технології
Ще до початку війни космічна спільнота України почала об’єднуватися у регіональні кластери*, тобто об'єднання виробників, які тісно співпрацюють між собою, діляться технологічними здобутками і спільно виконують регіональні замовлення, заробляючи кошти на подальший розвиток.
США подарують Україні супутникове угруповання
США подарують Україні супутникове угруповання
США подарують Україні супутникове угруповання
Crew Dragon SpaceX із першим приватним екіпажем повертається на Землю з МКС
Crew Dragon SpaceX із першим приватним екіпажем повертається на Землю з МКС
Crew Dragon SpaceX із першим приватним екіпажем повертається на Землю з МКС

Хочете повідомити важливу новину? Пишіть у Telegram-бот

Головні події та корисні посилання в нашому Telegram-каналі

Обговорення
Коментарів поки немає.