Н а 25 декември миналата година беше даден старт на една от най-амбициозните мисии в историята на космическите изследвания – тази на телескопа „Джеймс Уеб“. Той е дело на съвместните усилия на НАСА и космическите агенции на Европа и Канада. Апаратът вече направи редица изображения на обекти, намиращи се на огромно разстояние от нас – включително на галактики, създадени малко след Големия взрив. Какво успя да постигне „Джеймс Уеб“ през изминалата година? По темата разговаряхме с д-р Николай Николов от Научния институт за космическия телескоп в Балтимор, Мериленд.
Д-р Николов, кои бяха най-големите предизвикателства пред „Джеймс Уеб“ през изминалата година?
Измина една година от изстрелването на космическия телескоп „Джеймс Уеб“, най-чувствителната и модерна обсерватория за изследване на Вселената, с която човечеството някога е разполагало. С диаметър на главното огледало от цели шест метра, слънчев щит с размер на тенис корт и четири научни прибора, сгънат компактно, подобно на оригами, телескопът беше успешно изведен до крайната си дестинация. След напускане на земната атмосфера, половината от първата година премина в интензивни настройки и тестове. Научни данни са събирани едва половин година, така че значимите открития тепърва предстоят.
“Go, Webb!”
— CBS News (@CBSNews) December 25, 2021
Twenty-seven minutes after its launch on Christmas, the James Webb Space Telescope — the most expensive scientific instrument ever sent into space — was released to fly on its own, soaring through the sky at more than 21,000 mph. pic.twitter.com/DLLO9JDhqa
Две от най-големите предизвикателства пред мисията бяха безаварийното разгъване на телескопа и настройването на осемнадесетте шестоъгълни сегмента от главното огледало, така че заедно да фокусират светлината от дадена звезда в обща точка. Почти всички процедури бяха репетирани многократно на Земята, но съществуваше известен риск мисията да бъде застрашена, например от повреда при разгъването на даден елемент или невъзможност за настройване на сегментите.
Проведени бяха и изпитания на отделните режими на работа, за да се потвърди качеството на телескопа и приборите чрез анализ на наблюдения, изображения и спектри на галактики, звезди, екзопланети, както и на Юпитер. Всички наблюдения доказват, че след като се е охладил до само три градуса над абсолютната нула, телескопът работи по-добре от предварителните очаквания.
Our view of the universe just expanded.
— TIME (@TIME) July 11, 2022
This first image from NASA’s James Webb Space Telescope unveiled Monday is brimming with galaxies and offers the deepest look of the cosmos ever captured: https://t.co/vT6A8Feymv pic.twitter.com/J0d5eTi9Sn
По ваше мнение, кои са най-впечатляващите изображения, направени от „Джеймс Уеб“ до този момент?
За да се демонстрират възможностите на новия телескоп, беше направен подбор от обекти и полученото изображение на всеки от тях впечатлява с многообразие от фини детайли. Едно от тези изображения разкрива куп от елиптични галактики, светещи в бяла светлина (SMACS 0723), на фона на поле от червеникави галактики, чиито форми изглеждат силно разкривени в следствие на т. нар. ефект на гравитационната леща. Свързани от гравитацията в галактичен куп, светещите в бяла светлина сферични обекти изкривяват изображенията на фона на галактики, отдалечени на огромно разстояние зад тях. Комбинираната маса на по-близките галактики, заедно с невидимата тъмна материя в тях, работи като гигантски телескоп, създаващ увеличени, изкривени и сякаш огледални изображения. Виждаме обекти, разтеглени в арка, която всъщност е слят двоен образ на една галактика - единият е истински, а другият е огледален.
Не всички галактики имат отражение, някои са силно разтеглени, а други са разсеяни от взаимодействие с други, близки в пространството обекти, оставящи потоци от звезди зад себе си. „Джеймс Уеб“ подобрява детайлите, които могат да се видят в това поле и помага да бъдат измерени възрастта и масата на тези отдалечени галактики. Това ще допринесе за подобряването на компютърните модели на обектите, съществували в ранните етапи от развитието на Вселената. Заедно с предстоящите наблюдения, „Джеймс Уеб“ ще помогне да се установи как са се появили и развивали галактиките и са били образувани по-големите спирални такива, като Млечния път, например.
The James Webb Space Telescope released on Wednesday a new view of the cosmic landscape called the Pillars of Creation. https://t.co/um1EpnSlGY pic.twitter.com/Su3jVVDZQ5
— The New York Times (@nytimes) October 20, 2022
Вие имате принос за първото наблюдение на пасаж на екзопланета, извършено от „Джеймс Уеб“. Разкажете ни малко повече за това.
За да се демонстрират способностите на „Джеймс Уеб“ да изследва атмосферите на екзопланети, беше наблюдаван пасаж на обекта WASP-96b с прибора NIRISS. Възниква въпросът защо беше подбрана точно тази комбинация от прибор и екзопланета. От всички спектрографи на борда на телескопа, единствено NIRISS има режим, специализиран за подобни наблюдения.
Изборът на WASP-96b пък се дължи на доказателства, че атмосферата на тази екзопланета, масивна като Сатурн, е предимно безоблачна при наблюдения по време на пасаж. Водени от мен изследвания на WASP-96b с помощта на телескопите Very Large и Hubble Space Telescopes (VLT и HST) през 2017 и 2018 разкриха наличие на натрий, калий и вода в атмосферата ѝ и почти пълно отсъствие на облаци. Именно по тази причина, през 2022 година комисия, съставена от представители на НАСА, избра WASP-96b за първо научно наблюдение с „Джеймс Уеб“.
The James Webb Telescope captured a glimpse of WASP-96b, a gas giant planet orbiting a sun-like star 1,120 light-years from Earth. Its mass is more than that of Saturn but only about half as much as Jupiter’s, and it has clear skies. https://t.co/uwnQsHhY5f pic.twitter.com/um75DrJ7R2
— The New York Times (@nytimes) July 12, 2022
В най-кратък срок бяха събрани и анализирани спектрални наблюдения, които не са лесни за обработка. Предварителните резултати потвърдиха наличието на вода в атмосферата на екзопланетата, но и присъствие на облаци. Това противоречие се оказа неприятно следствие от кратките срокове за анализ на наличните данни. С правилната калибровка, нов анализ ясно показа, че спектърът от NIRISS е идентичен с тези от VLT и HST и атмосферата на WASP-96b все пак е безоблачна.
Един от въпросите, който много хора си задават, е дали „Джеймс Уеб“ ще открие доказателства за съществуването на живот извън пределите на нашата планета. Какво смятате вие?
Откриването на подобни доказателства би имало огромно въздействие както върху начина, по който възприемаме Вселената, така и върху нашата собствена ценностна система. Вече са ни известни няколко хиляди екзопланети. Успяваме да научим откъслечни детайли за атмосферите на най-големите от тях, състоящи се от газ без твърди повърхности, тъй като са по-лесни за изследване. Очаква се в скоро време „Джеймс Уеб“ да постигне първи успехи в характеризирането на атмосфери на обекти, подобни по маса и размер на Земята. Проблемът е, че повечето екзопланети от земен тип, които са открити до момента, са твърде горещи и не попадат в т. нар. обитаема зона. Става въпрос за област около дадена звезда, в която, ако се постави вода на подобна екзопланета, тя би останала в течно състояние.
Hear that? 🎧
— NASA (@NASA) August 31, 2022
These soothing sounds depict the "Cosmic Cliffs" of the Carina Nebula. By translating data to sound, we can experience @NASAWebb's data in a new way. Also explore views of the Southern Ring Nebula and "hear" exoplanet WASP-96 b's atmosphere: https://t.co/wAk1eGKkpI pic.twitter.com/jkV0oDjFY9
Трябва да се отбележи още, че живите организми могат да променят състава на атмосферата на планетата, която обитават и съответно нейния спектър. Така, например, триатомната кислородна молекула, по-известна като озон, е резултат от фотосинтезиращите организми на Земята. Тяхната дейност непрестанно възстановява наличието на кислород, който е химически активен газ и без тях би се изчерпал. Откриването на озон или други индикатори е следваща логична стъпка в търсенето на доказателства за живот във Вселената. Нейното изпълнение би било трудно с „Джеймс Уеб“ и затова НАСА вече работи по създаването на негов наследник. Той ще се фокусира почти изцяло върху характеризирането на атмосфери на екзопланети, приличащи на Земята, разположени в обитаемата зона около техните звезди.
Още от автора:
Дългоочакваното завръщане на Луната
Телескопът „Джеймс Уеб“ и бъдещето на космическите изследвания
Между легендите и историческите факти: Защо вещиците летят с метли?
В очакване на 8-милиардния жител на Земята
Непознатата история на „Аполо 11“
„Марс е населен от обезумели градинари“: Най-странните теории за извънземни
