Команда «Джеймса Уэбба» проводит завершающие мероприятия по введению в эксплуатацию научных приборов телескопа. В последние недели перед началом полноценной работы НАСА рассказывает, какими научными наблюдениями займутся учёные. В частности, уже известно, что кроме изучения отдалённых уголков Вселенной телескоп будет наблюдать за ближайшими соседями Земли по Солнечной системе и за двумя экзопланетами, классифицированными как суперземли. 26 мая в список анонсированных наблюдений добавились поиск и изучение первобытных чёрных дыр из ранней Вселенной.
О проекте по изучению и поиску первобытных чёрных дыр рассказал Роберто Майолино, член научной группы инструмента «Уэбба» NIRSpec — спектрометра в ближнем ИК-диапазоне. По словам Майолино, первобытные чёрные дыры представляют собой «семена» более массивных чёрных дыр, которые астрономы находят в ядрах галактик. Большинство из них или, как предполагает учёный, может быть даже все, обладают массой от миллионов до миллиардов масс Солнца в Солнечной системе. Это могло произойти как за счёт поглощения окружающей материи, так и за счёт поглощения меньших чёрных дыр.
Майолино привёл пример недавнего открытия, касающегося ранних чёрных дыр. Вероятно, он имеет ввиду событие 2020 года, когда астрономы опубликовали на arXiv препринт об обнаружении квазара J1007+2115 с аномально массивной чёрной дырой в 1,5 млрд масс Солнца. Об аналогичном квазаре J1342+0928 с чёрной дырой почти в миллиард солнечных масс Солнца также говорится в исследовании 2017 года. Квазары появились всего через 700 млн и 690 млн лет после Большого взрыва соответственно. Согласно существующим теориям, говорит учёный, этого времени недостаточно для образования чёрных дыр такой огромной массы.
В качестве вероятного объяснения учёные разработали три сценария.
Чёрные дыры, появившиеся в результате гибели первого поколения звёзд в ранней Вселенной, накапливали материал с исключительно высокой скоростью.
Первобытные, нетронутые газовые облака, ещё не обогащённые химическими элементами тяжелее гелия, могли схлопнуться, образовав чёрную дыру с массой в несколько сотен тысяч солнечных, а затем нарастить материю и эволюционировать в сверхмассивные чёрные дыры.
Плотные звёздные скопления в центрах молодых галактик породили зачатки чёрных дыр промежуточной массы за счёт столкновений звёзд или слияния чёрных дыр звёздной массы, а затем стали намного более массивными в результате аккреции.
Учёные предполагают, что зачатки чёрных дыр первоначально образовались всего через несколько миллионов лет после Большого взрыва. В данном случае «Уэбб» — идеальная «машина времени» для изучения этих первобытных объектов, что стало возможным благодаря исключительной чувствительности его инструментов. Телескоп способен обнаружить крайне отдалённые галактики и из-за времени, необходимого для того, чтобы излучаемый галактиками свет дошёл до нас, исследователи увидят галактики такими, какими они были в далёком прошлом.
Инструмент NIRSpec «Уэбба» лучше всего подходит для выявления первобытных зачатков чёрных дыр. Инженеры займутся поиском их сигнатур во время активных фаз поглощения материи и роста. В этих фазах окружающая первобытные чёрные дыры материя становится чрезвычайно горячей и яркой. NIRSpec рассеет пойманный свет по спектрам и измерит скорость вращающегося по орбите вблизи этих первобытных чёрных дыр газа. Меньшие чёрные дыры будут характеризоваться меньшими орбитальными скоростями. Зачатки чёрных дыр, образовавшиеся в нетронутых облаках, будут определены по отсутствию признаков, связанных с каким-либо элементом тяжелее гелия.
Хронология путешествия «Джеймса Уэбба» от Хабра с ключевыми моментами.
25 декабря телескоп запустили в космос на ракете «Ариан-5», произошло развёртывание солнечных батарей;
26 декабря — первая корректировка курса;
28 декабря — начало развёртывания прямоугольных поддонов солнцезащитного экрана;
29 декабря — НАСА открывает доступ к данным о состоянии телескопа, процесс развёртывания экранов дошёл до этапа подъёма центральной башни «Джеймса Уэбба», был выявлен избыток топлива, который позволит телескопу проработать ориентировочно более 10 лет (при минимально ожидаемых 5 годах);
31 декабря — вытянулись стрелы для солнцезащитного экрана, началось натяжение полотна и разделение слоёв;
3 января — три и пять слоёв солнцезащитного экрана разделены и натянуты, ещё два в процессе;
4 января — завершился процесс раскрытия и натягивания слоёв солнцезащитного экрана;
5 января — выполнено развёртывание и фиксация штатива с элементами вторичного зеркала;
6 января — выполнено развертывание радиатора оптической системы;
7 января — развернулась одна боковая часть основного зеркала;
8 января — основное зеркало полностью раскрылось;
14 января — НАСА начало процесс настройки оптики телескопа;
24 января — телескоп выполняет последнюю корректировку по корректировке курса и достигает орбиты точки Лагранжа L2;
27 января — НАСА выбрало первую цель для «Джеймса Уэбба» — звезда HD 84406, её будут использовать для настройки оптики;
5 февраля — телескоп поймал первые фотоны звёздного неба в ходе настройки оптики телескопа;
11 февраля — опубликованы первые изображения, сделанные «Джеймсом Уэббом» в космосе;
25 февраля — «Джеймс Уэбб» выровнял 18 сегментов главного зеркала и получил одно сфокусированное изображение звезды HD 84406;
16 марта — инженеры протестировали механизм фокусировки оптической системы на одной звезде, но благодаря своей высокой чувствительности телескоп смог увидеть ещё и галактики со звёздами;
23 апреля начался финальный этап настройки научных приборов;
28 апреля НАСА сообщило, что телескоп полностью сфокусирован.
Научные проекты, отобранные для «Джеймса Уэбба».
Параметры работы телескопа «Джеймс Уэбб» можно отслеживать на этой странице сайта НАСА. Также телескоп доступен для изучения в браузерном 3D приложении Eyes on the Solar System.
