Изучение новых миров, понимание происхождения Вселенной, поиск жизни вне Земли. Всё это — задачи космического телескопа "Джеймс Уэбб", долгожданного преемника Хаббла. Телескоп больше и легче Хаббла, зато в 100 раз мощнее, а приборы — в семь раз чувствительнее. И уже 18 декабря его планируют отправить в космос, чтобы получить много новых данных.
О том, как дальше исследовать космос, учёные стали думать сразу после запуска космического телескопа Хаббл в 1990 году. Хотя он уже тридцать лет исправно снабжает человечество ценными космическими фотографиями, неясно, сколько ещё он протянет. И "Джеймс Уэбб" призван стать таким же значимым космическим аппаратом, несущим новые знания людям. Уэбб во многом превосходит Хаббл, но не является равноценной заменой. Он призван решать немного иные задачи. С его помощью астрономы смогут заглянуть не только дальше в космос, но и назад во времени: он будет искать первые звезды и галактики Вселенной. Учёные смогут исследовать экзопланеты (планеты за пределами Солнечной системы), и даже попробовать найти там признаки жизни.
Изначально предполагалось, что Уэбб будет запущен в 2010 году и будет стоить $1 млрд. К 2021 году его цена выросла почти до $10 млрд, а запуск так и не состоялся. Но ожидание того стоит, ведь новые данные смогут перевернуть наши представления о мироустройстве.
Джеймс Уэбб — это устройство для поиска ответов на неотвеченные вопросы о Вселенной, для изучения того, что до сих пор оставалось неизведанным. Что же такого в этом телескопе?
Золотое зеркало Уэбба
Золотое зеркало нового телескопа — прорыв в космической отрасли. Размер зеркала равен 6,5 метра (у Хаббла — 2,4 метра). Поскольку общие размеры зеркала не позволили бы разместить его в ракете-носителе, разработчики телескопа решили сделать зеркало из сегментов, которые раздвинутся на орбите. Размер каждого из 18 шестигранных сегментов составляет 1,32 метра от ребра до ребра, масса зеркала в каждом сегменте — 20 кг, а масса всего сегмента в сборе (вместе с оборудованием) равна 40 кг.
В данном случае размер действительно имеет значение. Представьте себе зеркало телескопа как ведро для сбора света. Чем больше света вы сможете собрать в этом ведре, тем более тусклые и удаленные от нас объекты вы сможете разглядеть. Кроме того, лицевая сторона зеркала покрыта тонким слоем золота. Этот металл выбрали из-за способности эффективно отражать инфракрасное излучение с длиной волны от 0,6 до 28,5 микрометра (мы ощущаем его как тепло). Это необходимо для изучения малых тел, например, экзопланет. Общая масса покрытия составляет 48,25 грамма.
Высочайшая чувствительность — очень важное качество нового космического телескопа. Вспомните одну из самых известных фотографий Хаббла: Hubble Deep Field. Это изображение участка неба, полученное с очень длительной экспозицией. В 1995 году учёные установили Хаббл так, чтобы он был сфокусирован на крошечный кусочек неба (размером с булавочную головку, которую держат на расстоянии вытянутой руки) и улавливал как можно больше света на этом участке. Полученные результаты взбудоражили умы всех, кто так или иначе связан с космосом. Хаббл обнаружил тысячи галактик на этом крошечном участке.
Эти фотографии показывают, что Уэбб можно использовать в качестве машины времени. В астрономии чем дальше объекты, тем они старше (потому что свету требуется очень много времени, чтобы добраться до Земли). Это означает, что "Глубокое Поле" — это не просто фотография космоса: она содержит историю нашей Вселенной. Галактики на этом изображении кажутся нам такими, какими они были миллиарды лет назад.
Посмотрите на изображение ниже. Это два изображения Столпов Творения. Слева находится снимок, сделанный Хабблом. Справа показано, как это выглядит в инфракрасном диапазоне, что ближе к тому, что покажет Уэбб.
Колоссальная разница! Именно поэтому учёные мечтают заглянуть во Вселенную во времена ближе к Большому взрыву. Ведь с помощью Хаббла астрономы рассмотрели галактику, свет от которой шёл 13,4 миллиарда лет, а сама она находится гораздо дальше, примерно в 45 млрд лет от Земли. То есть этот свет появился через 400 миллионов лет после Большого взрыва, ознаменовавшего рождение Вселенной! А с помощью Уэбба удастся заглянуть дальше.
Новый аппарат получился очень большим. Если Хаббл был размером со школьный автобус, то Уэбб не меньше теннисного корта.
Уэбб видит инфракрасный свет
Ещё одно преимущество телескопа Джеймс Уэбб — это тип света, который он может "увидеть".
Свет бывает разных видов. Человеческий глаз способен различить только узкую полосу, известную как видимый свет, но Вселенная содержит очень много света за пределами этого диапазона: ультрафиолет, гамма-лучи, инфракрасный свет, микроволны, радиоволны и т. д.
Космический телескоп Хаббла собирает видимый свет, ультрафиолет и немного инфракрасного. Уэбб — это в первую очередь инфракрасный телескоп, поэтому он видит свет с большей длиной волны, чем то, что могут видеть наши глаза. Это позволяет ему заглядывать дальше во времени, чем Хаббл.
Инфракрасный свет часто бывает очень старым из-за явления, называемого красным смещением. Когда источник света удаляется от зрителя, он растягивается, превращаясь во всё более длинные волны и становясь все краснее. Верно и обратное: по мере приближения источника света длины волн укорачиваются, становясь голубее. Это похоже на звук сирены в машине по отношению к человеку. Высота звука увеличивается по мере приближения сирены, затем уменьшается по мере удаления.
Поскольку пространство постоянно расширяется, самые далёкие от нас объекты во Вселенной удаляются. И когда свет распространяется в космосе из этих далёких галактик, он как бы растягивается за счёт расширения пространства.
Представьте себе звезду, которая очень далеко. Свет от этой звезды может начинаться в видимом спектре, но на своём пути к нам он растягивается. Он становится все краснее и краснее. Поэтому, когда мы видим далёкие галактики с помощью телескопа Хаббла, они представляют собой что-то вроде этих маленьких, крошечных красных блёсток. В конце концов, эти очень далёкие старые галактики становятся настолько красными, что переходят в инфракрасный спектр. Уэбб видит этот древний свет, который стал невидимым для человеческого глаза.
Джеймс Уэбб — дорогой, но полезный
Телескоп интересен и с точки зрения исследования жизни на планетах. Он способен обнаруживать воду, CO, CO2, метан. Да и вообще, Уэбб буквально напичкан всевозможной техникой. Но в этом и его слабая сторона. Он слишком велик и сложен, чтобы люди могли легко отправить его в космическое пространство. Телескоп нужно сложить, чтобы он поместился внутри ракеты, и он должен разворачиваться в космосе. Таким образом, процесс создания развертываемого в космосе телескопа является источником большинства инженерных проблем.
Кроме того, Уэбб будет вращаться вокруг Солнца на расстоянии 1,5 миллиона километров от Земли. Починить его, если что-то сломается, будет гораздо труднее, чем тот же Хаббл. А спускать на ветер десять миллиардов долларов никто не хочет.
Отметим, что любой учёный может подать заявку на использование космического телескопа Уэбба при условии, что он напишет проектное предложение, которое пройдёт экспертную оценку. Первые счастливчики уже есть. Например, аспирант из канадского университета Макгилла Лиза Данг собирается изучить одну из самых необычных планет: K2-141b, расположенную в 202 световых годах от Земли и настолько близкой к своей родительской звезде, что её поверхность, как полагают, покрыта океаном лавы. Если на нем есть облака, они, вероятно, состоят из испарённой породы. Из этих облаков затем может выпадать «каменный дождь». Мало что известно об этой лавовой планете, так что Данг будет использовать Уэбб, чтобы изучить её атмосферу и узнать, что вообще там может происходить.
Что ещё интересного есть в блоге Cloud4Y
→ Изучаем своё железо: сброс паролей BIOS на ноутбуках
→ Реклама в Windows 11 сломала «Пуск» и панель задач некоторых пользователей
→ Клавиатуры, которые постигла неудача
→ Как уловки древних полководцев воскресают в современной математике
→ Космический вызов: защита суперкомпьютеров от внеземной угрозы
Подписывайтесь на наш Telegram-канал, чтобы не пропустить очередную статью. Пишем не чаще двух раз в неделю и только по делу.
