Что такое телескоп Джеймса Уебба?

Этан Зигель,

8 июля 2011 года

"Мы ожидаем, что любой сразу же увидит новые миры, 

если у него есть обсерватория и телескоп." 

- Генри Девид Торо (Henry David Thoreau)

Ночное небо - величайшее отражение того, что находится там, за пределами нашего мира, в том протяженном пространстве, которое мы называем нашей Вселенной.

(Image credit: European Southern Observatory.)

Невооруженным глазом на небе мы видим несколько тысяч звезд, Луну, пять планет, Млечный Путь и несколько других туманных пятнышек. И тольк с нашими глазами мы смогли выяснить некоторые интересные вещи о нашей Вселенной - например, базовая структура Солнечной Системы и орбитальное движение планет. На основе своего понимания яркости и расстояния мы могли бы - предположив, что Солнце - всего лишь звезда - грубо измерить расстояние до звезд.

Но мы больше не привязаны к возможностям наших глаз.

(Image credit: Birr Scientific and Heritage Foundation.)

Благодаря телескопу! Здесь, на Земле, мы строим телескопы и используем их для астрономии немногим более 400 лет. Сначала телескопы использовали для охоты на кометы и обнаружения различных свойств планет - колец, спутников, атмосферы - не так долго до того момента, пока мы не обнаружили, что там есть целая Вселенная, ждущая, чтобы ее открыли.

(Image credit: Seds.org. Кликните для большой версии!)

В дополнение даже не к тысячам - к миллиардам звезд - мы начали открывать очень странные объекты. Те объекты, которые мы считали сначала всего лишь пятнышками на небе, постепенно, с ростом телескопов и помещением их на высоту, чтобы уменьшить влияние атмосферы, с улучшением камер и совершенствованием оптических технологий, стали открывать свою истинную сущность.

Чтобы сравнить, как улучшились снимки с течением времени, посмотрим на то, как Шарль Мессье изобразил одно из самых больших пятен - М31 на основе своих наблюдений в 1764.

В 1887 году технология улучшилась до такой степени, что можно было уже получить фотографию М31, и, теперь, благодаря интернету мы можем видеть знаменитую фотографию Исаака Роберста.

И в 1929 году, Хаббл использовал данные для наблюдения этой туманности, чтобы определить, что она - не туманность внутри нашей Галактики, но находится в миллионах световых лет от нас! И далеко не в последнюю очередь, это открытие было сделано потому, что уровень технологии телескопов, так же как и фотосъемки (смотри снимок Боба Олсона внизу) к 1929 году сильно улучшились.

В течение 20го века были открыты новые типы звезд - такие, как пульсары. Мы обнаружили новые типы объектов глубокого космоса - такие, как квазары, микроволновое излучение - оставшееся после Большого Взрыва послесвечение, а также сверхскопления галактик.

Наш видение Вселенной прошло от нескольких тысяч звезд в объеме несколько сотен световых лет до миллиардов световых лет, населенных миллиардами галактик, и в каждой - сотни миллиардов звезд, сотни, если не тысячи скоплений, где у каждой звезды, вполне возможно, есть планеты.

(Image credit: NASA.)

И затем, в 1990 году мы вышли в космос. Космический телескоп Хаббл в буквальном смысле изменил наш взгляд на Вселенную. Там, где нет атмосферы, нет беспокойства об облаках, турбулентном воздухе, световом загрязнении, там, где мы можем видеть дальше, глубже и значительно дольше, чем когда-либо до этого.

Пожалуй, самое удивительное открытие Хаббла - это очень темный, пустой кусочек неба, в котором всего 5 или 6 очень тусклых звезд, ни газа, ни пыли, ни галактик ни туманностей.

Но экспозиция длилась несколько дней. Представьте себе - самый мощный прибор в мире, который мы направили на пустоту, монополизировав его на долгое время, не имея никакой уверенности, что там есть хоть что-то. И когда пришли данные там все-таки что-то оказалось.

(Image credit: NASA, STScI, the Hubble Space Telescope and the Hubble Deep Field team.)

Теперь, за исключением нескольких звезд, которые можно опознать по отходящим от них "лучам", все на этом снимке - новые, открытые галактики. Даже смотря на малюсенький фрагмент этого снимка мы видим на нем только прекрасные галактики.

Подумаешь, скажете вы - на снимках 29го года галактики почти так же хороши! Да, но эти галактики находятся не в двух миллионах, а в миллиардах световых лет.

Галактики, конечно, всего лишь один пример. Хаббл использовали, чтобы найти самые далекие сверхновые во Вселенной, самые молодые галактики и квазары, и - сюрприз! - установить, что расширение Вселенной ускоряется! Все это потому, что мы инвестировали в то, чтобы смотреть на Вселенную так, как никогда раньше.

И это даже не упоминая те исключительные, красивейшие снимки сверхвысокого разрешения, которые получил Хаббл - такие, как Столпы Создания сверху, или все те преимущества, которые Хаббл предоставил для поиска планет, изучения формирования звезд или некоторых зрелищных объектов Вселенной наподобие скопления NGC 290 внизу.

(Previous two images: credit to NASA, Hubble and STScI.)

Но Хабблу уже 20 лет. Мы достигли предела того, что могли бы делать с его помощью, и без шаттла (последний полет которого состоялся сегодня, кстати), мы не можем больше его обслуживать.

Итак, что дальше?

(Image credit: NASA and the James Webb Team.)

Телескоп Джеймса Уебба! С его 6.5-метровым комплектом зеркал, этот новый телескоп оставит Хаббл далеко позади. С его огромным диапазоном длин волн - от зеленых к инфракрасным, он будет в 100 раз более чувствительным, чем телескопы до него.

И мы уже знаем некоторые из новых вещей, которые мы сможем наблюдать с его помощью. Еще более далекие чем прежде галактики и сверхновые. Формирование планетных систем. Прямые изображения отдельных планет земного типа примерно у половины звезд из всего списка, включая возможность определить наличие воды, атмосфер и элементов поверхности. И - впервые - способность напрямую измерить первые звезды нашей Вселенной.

Это значит, что мы увидим то, что сейчас называется "Темные Века Вселенной".

Нас еще ждут такие удивительные вещи, а телескоп Джеймса Уебба готов примерно на 85%. Его нужно всего лишь закончить и запустить, это будущее астрономии и астрофизики.

Так помогите спасти его. Если вам нужна еще мотивация (и подробности), зачем нужен Джеймс Уебб, смотрите на рассуждения астрофизика- лауреата Нобелевской Премии.

Но не забывайте о том, насколько Вселенная крута сама по себе, и насколько ценны и редки наши шансы понять ее немножко лучше.