Мы запускаем рассылку об украинском IT-комьюнити. Оставьте email, чтобы понимать больше. Премьера — скоро!
Спасибо! На указанный адрес отправлено письмо для подтверждения подписки.
HOT від «Стас IT-глаз» — відео про міграцію айтішників

Глаза, которыми мы смотрим во Вселенную: зачем человечеству такие телескопы, как «Джеймс Уэбб» и «Хаббл».

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» показал свои первые изображения, к которым этот проект шел c начала 1990-х. До этого основным нашим «оком» во Вселенную был «Хаббл».

Оставить комментарий
Глаза, которыми мы смотрим во Вселенную: зачем человечеству такие телескопы, как «Джеймс Уэбб» и «Хаббл».

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» показал свои первые изображения, к которым этот проект шел c начала 1990-х. До этого основным нашим «оком» во Вселенную был «Хаббл».

Какие открытия совершил первый крупный космический телескоп, как «Джеймс Уэбб» собирается его превзойти и к чему здесь вообще возраст Вселенной — в материале dev.uа.

Темная энергия расширения Вселенной

Чтобы лучше понять значение «Джеймса Уэбба», давайте посмотрим, что сделал его условный «предшественник» — «Хаббл».

Космический телескоп «Хаббл», на самом деле, никуда не исчез: он по-прежнему продолжает работать и будет радовать нас до 2030–2040 годов своими фоточками, а ученых еще и новой информацией.

Космический телескоп «Хаббл»

Просто «Уэбб» — это сейчас самый большой оптический телескоп в космосе, который ориентируется именно на инфракрасную съемку, поэтому видит объекты слишком старые, удаленные или слабые для «Хаббла». Если проще, он поновее, покруче и смотрит в правильном диапазоне света, потому что Вселенная бывает достаточно непрозрачной.

«Джеймс Уэбб»

Инфракрасная астрономия открывает невидимые, если наблюдать за ними на других длинах волн, вещи. Облака газа и пыли в туманностях, коричневые карлики, аккреционные диски вокруг черных дыр — все это довольно трудно «увидеть» обычной оптикой. Тепловое излучение дает кучу информации: излучающей, с какой температурой, какой скоростью, из чего состоит объект.

Пять основных инструментов «Хаббла» осуществляют наблюдение в ультрафиолетовом, видимом и ближнем инфракрасных областях электромагнитного спектра. Это телескоп-универсал, снимающий самые подробные изображения в видимом свете.

Именно «Хаббл» помог узнать, сколько лет нашей Вселенной.

Здесь нужно небольшое отступление: телескоп «Хаббл» назвали часть Эдвина Хаббла, астронома, который исследовал расширение Вселенной.

Эдвин Хаббл
Космологический закон Хаббла-Леметра

Космологический закон Хаббла-Леметра постулирует, что галактики разлетаются со скоростью, прямо пропорциональной расстоянию до них. Постоянная Хаббла — коэффициент этой пропорциональности, то есть, если проще, коэффициент ускорения объектов. Если совсем просто, сейчас NASA считает, что галактики ускоряются со скоростью 73 км/с на один мегапарсек (плюс-минус три с лишним миллиона световых лет или 10 в 22 ступени километров).

Чтобы вычислить эту постоянную, нужно наблюдать за находящимися за пределами нашей галактики объектами. Поскольку это далеко, смотреть нужно на яркие объекты, и здесь астрономам подошли цефеиды — прогнозируемые хорошо видные пульсирующие звезды. Когда Хаббл открыл такие в Туманности Андромеды, он фактически доказал существование других галактик.

«Хаббл» должен был измерить расстояние до цефеиды точнее, чтобы ограничить значение постоянной Хаббла. И он это сделал. До наблюдений «Хаббла» погрешность определения устойчивой Хаббла оценивалась в 50%, наблюдения позволили повысить точность до 10%. Также эти уточнения помогли ограничить возраст Вселенной — до 13,7 млрд лет. До запуска космического телескопа ученые по этому вопросу давали цифры от 10 до 20 млрд лет.

Красочное изображение, напоминающее космическую версию подводного мира. Оно кишит звездами и было опубликовано в честь 30-летия наблюдения космического телескопа «Хаббл» за чудесами космоса. На картинке «Хаббла» гигантская красная туманность (NGC 2014) и ее меньший голубой сосед (NGC 2020) — часть огромной области звездообразования в Большом Магеллановом Облаке, галактике-спутнике Млечного Пути, расположенном на расстоянии 163 000 световых. Изображение называют «Космическим рифом», поскольку NGC 2014 напоминает часть кораллового рифа, плавающего в огромном море звезд.

Уже в мае 2022 года NASA опубликовало отчет-анализ данных «Хаббла» за 30 лет. Команда ученых собрала и проанализировала самый полный на сегодня каталог объектов, чтобы произвести самые точные измерения постоянной Хаббла. Это было сделано путем изучения 42 галактик, которые содержали как цефеиды, так и сверхновые звезды типа Ia, как изображен телескопом Hubble за последние 30 лет. Согласно этой работе, постоянная Хаббла, рассчитанная командой, составляла 73 км/с/Мпк (45,4 мили), плюс-минус 1 км/с/Мпк (0,6 мили).

Изображения туманности Орла демонстрируют способность космического телескопа «Хаббл» делать снимки как в видимом (слева), так и в инфракрасном (справе) свете.

Но эти открытия добавили астрономам проблем: оказалось, что Вселенная расширяется все быстрее и быстрее, хотя она должна замедлять гравитация. Причиной этого считается нечто, заставляющее галактики разлетаться. Поскольку мы пока не знаем, что именно это делает, не видим, что это делает, и никак с ним не взаимодействуем, эту штуку назвали «темная энергия» 

Также «Хаббл» дал нам:

  • Карты поверхности Плутона и Эриды (еще одна карликовая планета, чуть меньше Плутона)
  • Ультрафиолетовые полярные сияния на Сатурне, Юпитере и Ганимеде
  • Спектрографию некоторых экзопланет
  • Доказательства процесса формирования планет у звезд Млечного Пути
  • Частичные доказательства существования сверхмассивных черных дыр в центрах галактик, что сейчас уже доказано окончательно
  • Hubble Ultra Deep Field — фото, сделанное с эффективной выдержкой 11,3 суток, содержащее несколько тысяч тусклых галактик
  • Впервые было получено изображение первых сгустков материи — протогалактик
  • Более 1500 новых галактик
  • 700 000 изображений 22 000 небесных объектов
Ультрафиолетовые полярные сияния на Юпитере.

То есть, как видите, «Хаббл» уже достаточно серьезно расширил наши представления о Вселенной и пока на пенсию не собирается, хотя ремонтировали его (просто в космосе) несколько раз. Просто «Джеймс Уэбб» сможет заглянуть дальше и глубже во Вселенную.

Дальше, глубже, четче

«Преемника» «Хаббла» стали обсуждать, еще с начала 1990, возможно даже до старта шаттла «Дискавери», который и вывез «Хаббл» на орбиту.

Строить «Джеймс Уэбб» начали в 1996 году с бюджетом в $500 млн. Запустить планировали в 2007. Но инструменты улучшались, бюджет рос — и собрали его в 2016 году, через 20 лет после начала работы. Планировали запустить в 2019 — но повредили солнцезащитный экран. Отложили до 2020 года, затем до — 2021, начался коронавирус, возникли проблемы с доставкой на космодром и монтажом, и сама ракета комизилась.

В конце концов, потратив на проект более $9,7 млрд, телескоп был запущен 25 декабря 2021 года ракетой-носителем «Ариан-5».

Итак, подытоживая, это самый большой, самый дорогой и чувствительный оптический и инфракрасный космический телескоп в истории человечества.

Первое изображение из Джеймса Уэбба опубликовал президент США Джо Байден 12 июля 2022 года. Это изображение с гравитационной линзой под названием «Первое глубокое поле Уэбба» (оммаж «Хаббла»), показавшее галактики на расстоянии 4,6 миллиарда световых лет от Земли с дальними объектами на расстоянии 13,1 миллиарда световых лет.

«Первое глубокое поле Уэбба»
Справа — то, как Вселенную видит телескоп Hubble. Слева — та же область неба глазами телескопа James Webb.

Затем NASA показали другие фото и данные из Джеймса Уэбба.

  • Туманность Киль — молодая область звездообразования на расстоянии примерно 8500 световых лет от Земли
  • Анализ атмосферы гигантской газовой экзопланеты WASP-96b, вращающейся вокруг своей звезды в 1120 световых годах от Земли
  • Туманность Южное кольцо — сброшенная газопылевая оболочка умирающей звезды (2500 световых лет от Земли)
  • Квинтет Стефана — пять сталкивающихся галактик, образуя новые звезды (290 млн световых лет).

Как видите, это разные данные и разные расстояния до объектов, основная задача здесь — показать, что все инструменты Джеймса Уэбба готовы к охоте за прошлой Вселенной.

Именно это и есть одна из основных миссий телескопа: исследование ранней Вселенной и эволюция галактик, ведь она может увидеть и свет первых галактик, и более отдаленные и тусклые галактики. Также «Уэбб» может заглядывать внутрь газопылевых облаков, что покажет, как образуются звезды. И, наконец, он способен искать воду и метан в спектрах экзопланет — то есть признаки пригодности к жизни.

Зачем нам вообще сдались телескопы

Во-первых, это хорошо.

Да, мы знаем, что яркие картинки астрономических фото таких телескопов, как «Хаббл» или «Уэбб» — это немного художественные работы, поскольку сами телескопы снимают черно-белые изображения, которые затем, по данным других инструментов (типа спектрометров), «раскрашивают» дизайнеры с астрономическим образованием. Но они невероятны.

Во-вторых, и это основное. — потому что так мы можем немного больше узнать о Вселенной. Возьмите то же «Глубокое поле Уэбба». Там есть галактики, которым больше 13 млрд лет. Их излучение летело сюда 13 млрд лет. Мы видим их 13 млрд. лет назад.

Это настоящая машина времени, которая возвращает человечество в эпоху, когда не было ничего. И дальше мы ничего не видим. Это граница Вселенной. Это доказывает, что у Вселенной есть собственно границы, и есть возраст.

Человечество достаточно ограничено в своих биологических возможностях познания Вселенной. Мы наблюдаем — с помощью «встроенных» инструментов довольно незначительную его часть — несколько тысяч звезд и кучу планет и планетоидов. Биологические инструменты обманывают: нам может показаться, что Солнце вращается вокруг плоской Земли.

Сама Вселенная тоже не спешит делиться информацией: не то чтобы на каждом новом объекте, который мы видим, висела инструкция по использованию. Напротив, быстрее всего, чем он делится — это свет, и даже свет очень долго летит и поймать фотончики, указавшие на наличие в этом квадранте неба какого-то объекта, довольно сложно. Особенно, если объект далеко.

Так что должны как-то разбираться сами — неважно, симуляция этого мира или реальность. Поднявшись выше и улетев дальше можно увидеть настоящие чудеса. Зарождение материи — из которой созданы и мы с вами, потому что у нас полно металлов, а Вселенная создает металлы только в газопылевых облаках и звездах, под высоким давлением заставляя элементарные частицы сливаться в более сложные атомы. Появление и смерть звезд — потому что у нас тоже есть звезда, о которой стоит знать больше, в том числе и о ее будущем или прошлом. Планеты, пригодные для жизни — если мы сможем разогнаться быстрее света и других жителей Вселенной, которым тоже понравилась и экзопланета.

Автор: Дмитрий Бунецкий

Читайте главные IT-новости страны в нашем Telegram
Читайте главные IT-новости страны в нашем Telegram
По теме
Читайте главные IT-новости страны в нашем Telegram
Як працюють нейронки, що створюють зображення та що вони вміють.

Читайте і гадайте, чи не вб’ють нейромережі мистецтво.

Мы запускаем рассылку об украинском IT-комьюнити. Оставьте email, чтобы понимать больше. Премьера — скоро!
Спасибо! На указанный адрес отправлено письмо для подтверждения подписки.
Читайте также
NASA запустила космический аппарат Capstone на орбиту Луны. Он позволит рассчитать орбиту для будущей американской окололунной станции Gateway
NASA запустила космический аппарат Capstone на орбиту Луны. Он позволит рассчитать орбиту для будущей американской окололунной станции Gateway
NASA запустила космический аппарат Capstone на орбиту Луны. Он позволит рассчитать орбиту для будущей американской окололунной станции Gateway
Если Украина вернется в зону стабильности, новые реалии позволят ей получить сверхсовременные космические технологии
Если Украина вернется в зону стабильности, новые реалии позволят ей получить сверхсовременные космические технологии
Если Украина вернется в зону стабильности, новые реалии позволят ей получить сверхсовременные космические технологии
Еще до начала войны космическое сообщество Украины начало объединяться в региональные кластеры*. Так называют объединения производителей, тесно сотрудничающие между собой, обменивающиеся технологическими достижениями и совместно выполняющие региональные заказы, зарабатывая средства на дальнейшее развитие.
США подарят Украине спутниковую группировку
США подарят Украине спутниковую группировку
США подарят Украине спутниковую группировку
Crew Dragon SpaceX с первым частным экипажем возвращается на Землю с МКС
Crew Dragon SpaceX с первым частным экипажем возвращается на Землю с МКС
Crew Dragon SpaceX с первым частным экипажем возвращается на Землю с МКС

Хотите сообщить важную новость? Пишите в Telegram-бот

Главные события и полезные ссылки в нашем Telegram-канале

Обсуждение
Комментариев пока нет.