Двое астрономов из Нидерландов, Сэмюэл Пирсон (Samuel G. Pearson) и Марк МакКогрин (Mark J. McCaughrean), при изучении снимков туманности Ориона, полученных космическим телескопом «Джеймс Уэбб» (JWST), обнаружили несколько десятков пар объектов, сопоставимых с планетой Юпитер. Объяснить формирование таких пар в этой области современная наука не в силах.

Туманность Ориона. Источник изображений: esa.int

Туманность Ориона — светящееся облако из пыли и газа, одна из самых ярких туманностей на ночном небе, располагается в области меча в созвездии Ориона. Она находится на расстоянии 1300 световых лет от Земли и представляет большой интерес для астрономии, потому что здесь находится множество объектов для изучения: протопланетные диски вокруг молодых звёзд и коричневые карлики — объекты, занимающие промежуточное положение между планетами и звёздами.

Учёные решили более подробно изучить скопление Трапеция Ориона. Это молодая область звездообразования возрастом около 1 млн лет. Помимо звёзд они обнаружили здесь и коричневые карлики, слишком маленькие, чтобы в их ядрах запустился процесс термоядерного синтеза — их масса составляет менее 7 % от солнечной. В поисках других маломассивных изолированных объектов учёные нашли то, чего никогда не видели — пары планетоподобных объектов с массами от 0,6 до 13 масс Юпитера. Учёные назвали такие пары JuMBO (Jupiter Mass Binary Objects — «Двойные объекты массой Юпитера»).

Астрономы зафиксировали 40 пар объектов JuMBO и две тройные системы, и все отличаются очень большими орбитами вращения вокруг друг друга. Расстояния между объектами в таких парах оказались примерно в 200 астрономических единиц, то есть в 200 раз больше расстояния между Землёй и Солнцем. На полный оборот одного объекта вокруг другого на этой орбите уходят от 20 тыс. до 80 тыс. лет. Температуры объектов колеблются в диапазоне от 537 °C до 1260 °C, а их возраст составляет около 1 млн лет. Для сравнения, Солнечной системе 4,57 млрд лет.

Звёзды формируются под действием гравитационных сил из облаков газа и пыли. Этот процесс продолжается, и вокруг звёзд образуются диски, из которых впоследствии формируются планеты. Но никакие существующие теории не объясняют механизма происхождения объектов JuMBO, а также их массового появления в туманности Ориона. Они могут напоминать планеты-изгои — объекты планетарной массы, которые свободно путешествуют в космосе, не относясь ни к какой звёздной системе. Но и многие из планет-изгоев сначала вращаются вокруг звёзд, а затем выбрасываются. И очень трудно объяснить, каким образом они выбрасываются из звёздных систем сразу парами, оставаясь гравитационно связанными друг с другом.

До начала работы обсерватории «Джеймс Уэбб» считалось, что в той части Вселенной, возраст которой меньше 6 млрд лет, очень мало дисковых галактик, о чём говорили наблюдения с помощью телескопа «Хаббл». «Уэбб» изменил это мнение, обнаружив дисковые галактики едва ли не до времён зарождения Вселенной, что заставит учёных переписать теории эволюции звёзд, галактик и мироздания в целом.

Источник изображения: Pixabay

Первый год наблюдений с помощью «Уэбба» открыл существование на порядок большего числа дисковых галактик, примером которых может служить наш Млечный Путь, чем это было сделано с помощью «Хаббла». Дисковые галактики во всём их многообразии считаются устоявшимися образованиями, тогда как в ранней Вселенной теснота и частые столкновения галактик должны были сеять хаос и порождать причудливые галактические массивы. «Уэбб» же вместо повсеместного хаоса обнаружил в ранней Вселенной неожиданно много дисковых галактик вплоть до самых ранних этапов её развития.

Примеры дисковых галактик, обнаруженных «Уэббом» в ранней Вселенной. Источник изображения: University of Manchester

Кристофер Конселис (Christopher Conselice), профессор внегалактической астрономии Манчестерского университета, сказал: «Используя космический телескоп "Хаббл", мы считали, что дисковые галактики практически не существуют до тех пор, пока возраст Вселенной не достигнет шести миллиардов лет. Новые результаты JWST отодвигают время формирования этих галактик, подобных Млечному Пути, практически к началу существования Вселенной».

Сравнение изображений с «Хаббла» и «Уэбба»

Данных по ранним галактиками становится всё больше и новая работа, опубликованная на днях в Astrophysical Journal, добавляет к ним серию наблюдений по дисковым галактикам с возрастом от 3 до 6 млрд лет после Большого взрыва. По мнению исследователей, это еще один признак того, что галактические структуры во Вселенной формировались гораздо быстрее, чем кто-либо предполагал. Это же наблюдение заставляет по-новому взглянуть на роль и свойства тёмной материи, которая считается цементом для удержания звёзд и вещества в галактических структурах. Настало время переписать теории эволюции Вселенной, резюмируют авторы исследования.

Космическая обсерватория «Джеймс Уэбб» заглядывает не только во времена юности Вселенной. Она поможет также узнать секреты многих уголков нашей родной Солнечной системы. Свежим примером стало наблюдение за спутником Юпитера — Европой, под ледяным щитом которой плещется солёный океан. «Уэбб» ответил на один из ключевых вопросов для оценки вероятности появления жизни на Европе: есть ли на ней углерод и откуда он там взялся?

Источник изображений: NASA

Наблюдение за Европой с помощью камеры ближнего инфракрасного диапазона NIRCam и спектрометра NIRSpec позволили идентифицировать места скопления замороженного углекислого газа (CO₂). Разрешение спектрометра составляет 320 × 320 км на пиксель. Этого оказалось достаточно, чтобы анализ показал сосредоточение кристаллического вещества CO₂ преимущественно в двух областях на Европе: в регионах Тара и Повис (Tara и Powys). И это решает всё: отвечает на вопрос, откуда там появился углекислый газ и может ли быть биологическая жизнь в подлёдном океане малой планеты.

Регионы Тара, Повис и другие на Европе относятся к так называемым видам рельефов, как хаос. Это регионы без чётко определённой структуры поверхности — буквально хаотическое нагромождение всего на всём. На Европе такие регионы возникают в местах предполагаемых мегаполыней, где подлёдный океан тем или иным образом контактирует с внешней средой. Тем самым учёные делают заключение, что углерод попал на поверхность скорее из океана, а не из космоса на кометах или астероидах. В океане углекислый газ мог возникнуть в процессе разложения органики или в ходе иных химических процессов. В любом случае — это повышает шансы когда-нибудь обнаружить в водах океана Европы биологическую жизнь.

Первое слева изображение сделано инфракрасной камерой, все последующие — спектрометром (CO₂ показан белым)

К сожалению, в ходе этих кратковременных наблюдений за Европой учёным не удалось обнаружить бьющих из недр спутника газовых шлейфов или гейзеров. Признаки активного газового обмена — плюмы — ранее были замечены в наблюдениях «Хаббла» за Европой. «Уэббу» с этим не повезло, что наводит на мысль, что плюмы на Европе возникают лишь в определённых ситуациях.

До конца прояснить вопрос с существованием биологической жизни на Европе поможет только бурение и прямой доступ к его океану. Но до этого ещё очень и очень далеко. Больше ясности появится после 2030 года, когда над Европой начнёт кружить автоматическая станция NASA Europa Clipper. Запуск аппарата ожидается в октябре 2024 года. Научная миссия станции начнётся в 2030 году в ходе множества близких пролётов над поверхностью этого спутника Юпитера.

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) запечатлел два огромных потока вещества, которые производит будущая звезда, известная как «Объект Хербига — Аро 211». Объект расположен в 1000 световых лет от Земли, а его масса составляет всего 8 % от солнечной. Снимок был сделан ещё 28 августа 2022 года.

Объекты Хербига — Аро представляют собой участки туманностей, связанные с молодыми звёздами. Выбрасываемое ими с огромной скоростью вещество вступает во взаимодействие с близлежащими облаками газа и пыли, порождая яркое свечение. На снимке данного объекта идентифицированы оксид углерода, оксид кремния и молекулярный водород. Изучившие снимок астрономы отметили, что в выбросах вещества почти не видно следов атомной или ионизированной эмиссии: ударным волнам объекта, вероятно, не хватает энергии, чтобы разрывать молекулы.

Ближайшие к протозвезде области потока вещества движутся со скоростью от 80 до 100 км/с. «Узловатые и извивающиеся» фрагменты вещества, как уточнили учёные Института исследований космоса с помощью космического телескопа (STScI), — это монооксид кремния. Высокое разрешение «Джеймса Уэбба» в инфракрасном и ближнем инфракрасном диапазонах позволяют подробно рассмотреть объект сквозь окружающие его газ и пыль. Впрочем, у него ещё остались свои тайны: протозвезда в ядре объекта может оказаться двойной — возможно, разобраться в этом помогут его дальнейшие наблюдения.

Учёные провели измерение скорости расширения Вселенной при помощи космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST), и полученные результаты подтвердили, что космология все ещё находится в состоянии кризиса, потому что прежние результаты измерений космического телескопа «Хаббл» (Hubble) оказались верными.

Источник изображения: webbtelescope.org

Вселенная может казаться неизменной, но в реальности все наблюдаемые нами объекты разлетаются с огромной скоростью, которая описывается постоянной Хаббла или H₀. Точное значение этой величины установить не удаётся, потому что разные способы её измерения дают разные результаты — разногласия между методами измерения обозначаются как «напряжённость Хаббла».

Первый способ измерить скорость расширения Вселенной — изучение параметров реликтового излучения, возникшего на ранних этапах её существования. Второй — измерение расстояний до объектов с известной собственной светимостью, например, сверхновых или пульсирующих звёзд цефеид. Проблема в том, что первый метод показывает, что скорость расширения Вселенной составляет около 67 километров в секунду на мегапарсек (км/с)/Мпк, а второй даёт около 73 (км/с)/Мпк.

Эти измерения проводились неоднократно, что значительно снижает вероятность ошибки при каждой из оценок. По одной из версий, несоответствие могло быть вызвано тем, что наиболее точные на сегодняшний день данные о цефеидах были получены от одного источника — «Хаббла». Он демонстрирует точность, недоступную земным телескопам, показания которых искажает атмосфера. Но ещё более точными должны быть данные «Джеймса Уэбба», который работает в инфракрасном диапазоне — ему не страшны помехи, вносимые космической пылью.

Показания «Джеймса Уэбба» имеют меньший разброс, чем измерения «Хаббла», но их данные согласуются

Группа учёных решила определить постоянную Хаббла при помощи «Джеймса Уэбба». На начальном этапе они направили телескоп на галактику, расстояние до которой известно, чтобы откалибровать телескоп по светимости известных цефеид. После этого учёные провели наблюдение цефеид в других галактиках — в общей сложности 320 объектов. И, несмотря на естественную погрешность измерений «Хаббла», его данные всё-таки согласовывались с показаниями «Джеймса Уэбба». Значение H₀ так и осталось равно 73 (км/с)/Мпк, а значит, естественные недостатки конструкции или человеческий фактор не объясняют напряжённость Хаббла.

Учёные до сих пор не знают, что вызывает расхождение. Одним из главным «подозреваемых» остаётся тёмная энергия — эта неизученная, но, кажется, фундаментальная сила, вероятно, ускоряет расширение Вселенной.

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» NASA получил новые данные о планете K2-18 b. Эта экзопланета-океан (гикеан) вращается вокруг красного карлика K2-18 и находится на расстоянии 111 световых лет от Земли в созвездии Льва. Новые данные свидетельствуют о том, что в атмосфере планеты содержится водород. Это вместе с другими признаками может указывать на то, что на ней могут существовать живые организмы.

Источник изображения: NASA / CSA / ESA / J. Olmsted (STScI)

В новом исследовании учёные из Кембриджского университета изучили полученные от «Джеймса Уэбба» данные, чтобы узнать больше о планете K2-18 b, которая в 8,6 раза больше Земли и делает оборот вокруг своей звезды всего за 33 дня. Речь идёт о данных, полученных в ходе наблюдения с помощью прибора формирования изображения в ближнем инфракрасном диапазоне бесщелевого спектрографа NIRISS (Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph) и спектрографа ближнего инфракрасного диапазона NIRSpec, которые помогли узнать больше о химическом составе атмосферы K2-18 b.

В ходе исследования было установлено, что атмосфера K2-18 b содержит неожиданно много углекислого газа, метана и диметилсульфида — углеродсодержащих молекул, источником появления которых на Земле являются живые организмы. Также отмечается недостаток аммиака, что может являться признаком наличия у планеты жидкого океана, в водах которого и растворяется аммиак из атмосферы.

«Результаты нашего исследования подчёркивают важность изучения разнообразных сред при поиске жизни в других местах. Традиционно поиск жизни на экзопланетах был сосредоточен на небольших скалистых планетах, но более крупные миры типа гикеан значительно более удобны для наблюдения за атмосферой», — рассказал один из авторов исследования Никку Мадхусудхан (Nikku Madhusudhan).

Исследователи впервые заметили признаки того, что на K2-18 b потенциально может быть жизнь в 2019 году, когда обрабатывали данные, полученные от космической обсерватории «Хаббл». Наличие водяного пара в атмосфере указывает на то, что на поверхности планеты есть жидкая вода — основной необходимый для развития жизни элемент по меркам Земли. Однако считается, что на K2-18 b оказывает значительно более сильное влияние излучение её звезды, которое является враждебным для жизни. В дальнейшем исследователи продолжат наблюдать за планетой K2-18 b с помощью инструментов, имеющихся в арсенале телескопа «Джеймс Уэбб».

Новый снимок космической обсерватории им. Джеймса Уэбба в очередной раз показал невероятные возможности этого инструмента. С помощью камеры ближнего инфракрасного диапазона получено изображение легендарной сверхновой Supernova 1987A, наблюдения за которой ведутся без малого 40 лет. Новый снимок выявил невидимые ранее детали в структуре останков звезды, что делает наблюдения за ней ещё интереснее.

Нажмите для увеличения. Источник изображения: NASA

Останки сверхновой Supernova 1987A были обнаружены в феврале 1987 года. Они находятся на удалении 168 тыс. световых лет и поэтому удобны для наблюдения за эволюцией объектов такого рода. Со времени открытия за этой сверхновой постоянно наблюдают все самые совершенные телескопы по мере их появления во всех диапазонах от радио и гамма до инфракрасных и оптических. Последние данные о Supernova 1987A в инфракрасном диапазоне представил космический телескоп «Спитцер» (Spitzer Space Telescope). Но только «Уэбб» позволил увидеть тонкие структуры в останках этой сверхновой.

Предыдущее изображения этой же сверхновой, которое совмещает данные от телескопов «Чандры» и «Хаббла».

На снимке «Уэбба» во внутренней области останков сверхновой, окружённых кольцом из ярких сгустков (образованных ударными явлениями в сброшенном звездой веществе), проявились два тёмных «полумесяца». Ранее эти структуры не фиксировались нашими приборами, и они стали для учёных следующими объектами для изучения. В центральной области останков сверхновой чрезвычайно много пыли, что затрудняет их изучение даже с помощью инфракрасных приборов. На следующем этапе «Уэбб» посмотрит на эту область с помощью камеры среднего инфракрасного диапазона, что обещает ещё сильнее улучшить детализацию останков Supernova 1987A.

Где-то в центре этих клубов пыли находится нейтронная звезда, оставшаяся после взрыва сверхновой. Будет большой удачей, если «Уэбб» поможет её найти. Но даже без этого новый инфракрасный телескоп предоставляет учёным множество новых деталей об эволюции останков сверхновых и это позволяет заполнить пробелы в наших знаниях об эволюции звёзд и вещества во Вселенной. Ведь все мы когда-то были частью звёзд. Все атомы нашего тела были выброшены во Вселенную во взрывах сверхновых. Нельзя исключать, что в некоторых из нас есть атомы Supernova 1987A.

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) представил поразительное изображение спиральной галактики M51, известной как «Водоворот» (Whirlpool). Этот космический портрет, созданный на основе данных инфракрасных камер телескопа (MIRI и NIRCam), в том числе с использованием данных Европейского космического агентства (ESA), демонстрирует величественные спиральные рукава галактики, которая находится на расстоянии 27 млн световых лет от Земли.

Источник изображений: A. Adamo (Stockholm University) / ESA, Webb, NASA, CSA, FEAST JWST team

Галактика M51, также известная как NGC 5194 или галактика «Водоворот», отличается от других спиральных галактик своими чётко выраженными и хорошо развитыми спиральными рукавами. На представленном изображении тёмно-красные области отображают тёплую пыль, пронизывающую галактику. Красные участки демонстрируют свет, преобразованный сложными молекулами, образующимися на пылинках, в то время как оранжевые и жёлтые оттенки выявляют области ионизированного газа, созданные недавно образовавшимися звёздными скоплениями.

M51 — объединённый снимок с MIRI и NIRCam

Галактика M51 находится в созвездии «Гончие Псы» (Canes Venatici) и взаимодействует со своим соседом — карликовой галактикой NGC 5195. Это взаимодействие делает их одной из наиболее изученных пар галактик на ночном небе. Считается, что гравитационное воздействие меньшего соседа M51 отчасти ответственно за формирование её выразительных спиральных рукавов.

Наблюдение M51 телескопом «Джеймс Уэбб» является частью серии исследований под названием «Обратная связь в возникающих экстрагалактических звёздных скоплениях» (FEAST). Цель FEAST — изучить взаимодействие между звёздным обратным связыванием и формированием звёзд в условиях, отличных от нашей галактики — Млечного Пути. Понимание этого процесса критически важно для создания точных универсальных моделей формирования звёзд.

До запуска телескопа «Джеймс Уэбб» другие обсерватории, такие как радиотелескоп «ALMA» в Чили и «Хаббл», дали представление о формировании звёзд либо на начальном этапе (отслеживая плотные газовые и пылевые облака, где будут формироваться звёзды), либо после того, как звёзды уничтожили свою родную газовую и пылевую среду своей энергией. Телескоп «Джеймс Уэбб» открывает новое окно в ранние стадии формирования звёзд, позволяя учёным наблюдать звёздные скопления, выходящие из своего родного облака в галактиках за пределами группы галактик, к которой принадлежит Млечный Путь.

Эти наблюдения помогут учёным лучше понять циклы формирования звёзд и механизмы, регулирующие обогащение галактик металлами, а также узнать временные рамки формирования планет и коричневых карликов. Ведь после того как из новообразованных звёзд удаляются пыль и газ, материал, необходимый для создания планет, полностью исчезает. Этот факт делает изучаемые процессы ещё более уникальными и интересными, подчёркивая их особую ценность для учёных.

В апреле во время штатной калибровки приборов космической обсерватории «Джеймс Уэбб» выяснилось, что в одном из режимов наблюдения прибором MIRI в среднем инфракрасном диапазоне чувствительность стала заметно хуже, чем раньше. На днях в NASA сообщили, что изучение проблемы продолжается, но в целом она не означает неисправность приборов или ограничения в научных наблюдениях.

Источник изображения: NASA

Снижение чувствительности съёмок происходит только в длинноволновой области работы прибора MIRI. Это исправляется простым увеличением времени экспозиции. Команда телескопа постоянно даёт рекомендации научным коллективам, как необходимо обходить эту проблему, чтобы научные наблюдения не страдали от неё. На работу остальных приборов и самого прибора MIRI снижение чувствительности никак не влияет и не сможет вывести их из строя. В то же время специалисты всё ещё не готовы назвать причины появления аномалии.

Также пока не завершились проверки режима съёмок с помощью коронографа. Коронограф блокирует свет от яркого объекта, чтобы тот не мешал получать данные об атмосфере планет или звёзд.

Потеря чувствительности происходит при съёмках в режиме спектроскопии среднего разрешения или на длинах волн от 5 до 28,5 мкм. В этом диапазоне учёные обычно наблюдают излучения молекулярных соединений и пыли, что важно для обнаружения и изучения протопланетных дисков. Причём чувствительность стала хуже в длинноволновой части спектра, а не во всём диапазоне, хотя «риск для прибора отсутствует», как пояснили в NASA.

Группа астрономов представила новые и самые детальные изображения туманности Кольцо, полученные с помощью камер ближнего и среднего инфракрасного диапазона космической обсерватории «Джеймс Уэбб». Чувствительные датчики «Уэбба» помогли обнаружить неизвестные ранее детали в строении туманности, что приоткрыло детали её строения. Похоже, у образовавшей туманность звезды был партнёр по системе.

Туманность Кольцо в ближнем инфракрасном диапазоне (нажмите для увеличения). Источник изображений: NASA / ESA / CSA

Туманность Кольцо находится от нас на расстоянии 2,5 тыс. световых лет. Это достаточно близко, чтобы на её примере изучать строение и эволюцию подобных объектов. Тысячу лет назад там была завершающая свой жизненный цикл звезда, раздувшаяся до красного гиганта. Затем звезда сбросила свою оболочку, а всё что от неё осталось — это белый карлик, горячее, но остывающее ядро.

Детальные снимки «Уэбба» в ближнем и среднем инфракрасном диапазоне выявили крайне сложную структуру в разлетающемся облаке газа оболочки умирающей звезды. Для взорвавшегося круглого объекта картина наблюдающихся турбулентностей очень и очень сложная.

Более того, за пределами чётко выраженного кольца «Уэбб» помог различить ранее невидимые концентрические дуги количеством до 10 штук. Для планетарных туманностей такого раньше не наблюдалось. Чтобы образовать подобные выбросы газа звезда должна была сбрасывать оболочку несколько раз с периодом 280 лет. Что-то в этом не так. По всей видимости, считают астрономы, что у центральной звезды был партнёр по системе и, судя по результатам наблюдений, он должен был вращаться по орбите, удалённой на расстояние эквивалентное расстоянию от Земли до Плутона, и как ложечкой в чашке кофе с молоком таким вот образом «размешивать» газ из сброшенной оболочки.

Изображение туманности Кольцо в среднем инфракрасном диапазоне (нажмите для увеличения)

Также новые наблюдения позволили учёным выявить в туманности около 20 тыс. водородных «пузырей» глобул и обнаружить «шипы» по периферии кольца, направленные от звезды наружу. Похоже, что шипы образовались в тени особенно плотных областей газа оболочки, где излучение ядра не смогло разрушить определённый тип молекулярных соединений. Но в целом, вся та красота, которая представлена на снимках туманности Кольцо — это результат ионизации газа сброшенной оболочки ультрафиолетовым излучением центрального ядра. Человеческому глазу такие красоты недоступны, поэтому изображения раскрашены в привычные нам краски.

Одним из первых объектов для наблюдений космической обсерватории «Джеймс Уэбб» стала звезда Earendel («Эарендиль»). В марте 2022 года она была открыта телескопом «Хаббл» и представлена как кандидат в самые далёкие звезды во Вселенной. «Уэбб» должен был подтвердить это звание и дать звезде развёрнутую характеристику. И он это сделал!

Нажмите для увеличения. Источник изображения: NASA, ESA, CSA, D. Coe

Учёным сильно повезло, что на пути света звезды «Эарендиль» к Земле оказалась гигантская складка пространства-времени — гравитационного возмущения, вызванного галактическим скоплением WHL0137-08. «Эарендиль» настолько идеально вписалась в эту складку, что свет от неё усилился на порядки — более чем в 4000 раз. Когда к этой природной линзе добавились возможности «Уэбба» в виде инфракрасной чувствительности и спектральных анализаторов, получилось определить тип звезды и подтвердить её удалённость от нас.

Точное расстояние до «Утренней звезды» пока анализируется, как и удалённость и состав галактики Sunrise Arc («Рассветная арка»), в которой она расположена. Но определённо можно сказать, что это первая звезда, обнаруженная в пределах одного миллиарда лет после Большого взрыва. Это открытие даёт надежду таким же образом обнаружить первые звёзды во Вселенной, состоящие исключительно из водорода и гелия. Пока их поиск не увенчался успехом.

Спектральный анализ света от «Эарендили» показал, что это звезда B-типа. Она тяготеет к синему свечению и в два раза горячее Солнца, а также в миллион раз ярче его. Масса звезды в десятки раз превышает массу Солнца, и такие звёзды обычно имеют компаньонов. В свете «Эарендили» обнаружены признаки более холодной и красной звезды, что намекает на то, что у неё действительно есть компаньон.

Образованная скоплением WHL0137-08 гравитационная линза не исчерпывает свои возможности наблюдением далёкой звезды. В область увеличения попали также ранние шаровые скопления и области звездообразования — как молодые, так и более старые. Эти данные помогут нам разобраться, как выглядели шаровые скопления в нашей галактике, когда они образовались миллиарды лет назад.

До обнаружения «Эарендили» самой древней обнаруженной звездой во Вселенной считалась звезда LS1 или «Икар», существование которой подтверждено для Вселенной в возрасте 4,4 млрд лет. Недавно астрономы с помощью «Уэбба» обнаружили ещё одну древнюю звезду — Quyllur («Квиллур»), — красного гиганта, наблюдающегося через 3 млрд лет после Большого взрыва. Но это не отняло пальму первенства у «Эарендили». Она пока самая древняя или самая юная из обнаруженных, если считать от момента Большого взрыва.

Спектроскопическое исследование подтвердило возраст галактики Maisies («Мейси»), которая считается одной из самых ранних галактик в молодой Вселенной. Согласно уточнённым данным, она была развита уже через 390 млн лет после Большого Взрыва, что говорит о необычно высокой населённости космоса на заре времён.

Галактика «Мейси». Источник изображения: NASA/STScI/CEERS/TACC/University of Texas at Austin/S. Finkelstein/M. Bagley

Первые сделанные космической обсерваторией «Джеймс Уэбб» глубокие снимки Вселенной показали необычно много развитых галактик во времена, когда вещество не должно было связаться до высших форм космического населения — звёзд определённого класса и галактик. Уточнить расстояния до этих ранних галактик позволило бы точное измерение красного смещения — величины отставания света в расширяющейся с ускорением Вселенной. Свет при этом уходит в красные и инфракрасные области. Тем самым в раннюю вселенную может заглянуть только инфракрасный инструмент, но фотометрия не даёт гарантированной оценки красного смещения. Это может дать только спектральный анализ света.

Красное смещение галактики «Мейси» первоначально было определено как z14,3, что позволяло считать, что она наблюдалась на уровне 286 млн лет после Большого взрыва. Спектральный анализ галактики определил истинное красное смещение «Мейси» как z11,4 или 390 млн лет после Большого взрыва. И хотя галактика немного «помолодела», для наблюдаемых времён она полна жизни, что ещё предстоит осознать и объяснить астрономам.

С другим кандидатом на одну из самых ранних или наоборот древних относительно нас галактик всё не так хорошо. Фотометрия галактики CEERS-93316 показала возможную величину её красного смещения как z16,4. Если бы спектроскопия подтвердила этот результат, то она бы наблюдалась через 250 млн лет после Большого взрыва. Однако исследование спектра галактики CEERS-93316 дало другое значение красного смещения — z4,9, что примерно соответствует 1,2 млрд лет после Большого взрыва.

Проводившие исследование учёные предупреждают, что к первичным данным «Уэбба» надо относиться с осторожностью, но это не отменяет того факта, что ранняя Вселенная оказалась на удивление населённым местом.

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) озадачил общественность, прислав две недели назад снимок объекта Хербига — Аро 46/47. Это были туманности в области формирования двух молодых звёзд. Снимок, как обычно, невероятно прекрасен, но внимание на нём привлёк не объект наблюдения, а нечто иное, также попавшее в объектив телескопа — другой объект, напоминающий по форме вопросительный знак.

Источник изображений: webbtelescope.org

Учёные склонны считать, что этим объектом может оказаться пара галактик, находящихся в процессе слияния, и на вопросительный знак они похожи только с точки зрения «Джеймса Уэбба». Работники Научного института космического телескопа склонны считать, что одна из галактик могла изменить форму в процессе взаимодействия с другой. Возможно, этот объект попал на снимок впервые, и понадобится произвести дополнительное наблюдение, чтобы с какой-то уверенностью делать утверждения о его природе.

Доцент Иллинойсского университета Мэтт Каплан (Matt Caplan) склонен винить в таком эффекте силы приливного разрушения — по его мнению, они могли исказить форму галактики в верхней части «вопросительного знака». Эту версию косвенно подтверждает цвет некоторых других галактик в этой области, а подобная раздвоенная форма типична для слияний.

Снимок опубликован 26 июля. Главным объектом на нём является пара молодых звёзд в облаке пыли и газа — вещество выбрасывается и поглощается ими в процессе формирования. Сам газопылевой диск невидим, но его тень можно разглядеть в двух конусообразных областях рядом со звёздами. Формироваться эти звёзды будут ещё несколько миллионов лет.

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» получил наиболее полное изображение одного из интереснейших для наблюдения в любительские телескопы объектов — планетарной туманности Кольцо (M57). Это разлетевшаяся оболочка звезды крупнее нашего Солнца, которая завершила свой жизненный путь — очень яркий, красочный и привлекательный объект для наблюдений. А для профессиональных астрономов туманность Кольцо это лаборатория для изучения финала эволюции звёзд.

Нажмите, чтобы увеличить. Источник изображения: NASA / ESA / CSA / JWST Ring Nebula Team / Roger Wesson

Новое изображение туманности Кольцо получено с помощью камеры ближнего инфракрасного диапазона NIRCam и набора узкополосных фильтров. В центре картинки обнаружился белый карлик — это всё, что осталось после сброса внешней оболочки звезды на последних стадиях её эволюции. Когда-нибудь подобное произойдёт с нашим Солнцем. Оно превратится в красного гиганта с чрезмерно раздутой оболочкой и в один из моментов сбросит её. Газ и вещество разлетятся по Солнечной системе, сметая на своём пути всё, включая и атмосферу Земли.

Но со стороны всё выглядит красиво, особенно в таких подробностях, как представил «Уэбб» — с завихрениями и сгустками в областях, где оболочка звезды сталкивалась с холодным газом в пространстве. По этой картине учёные могут восстановить динамику разлёта оболочки, однако и это не всё. Приборы «Уэбба» позволяют проводить спектральный анализ вещества, тем более что туманность Кольцо находится почти рядом с нами (по меркам Вселенной) — до неё примерно 2,5 тысячи световых лет. Учёные получили раскладку по химическому составу вещества оболочки и, например, удивились обилию молекул с соединением углерода.

«С научной точки зрения мне очень интересно узнать, как звезда превращает свою газообразную оболочку в эту смесь простых и сложных молекул и пылевых сгустков, и эти новые наблюдения помогут нам это выяснить», — поделился один из авторов исследования.

Телескоп «Джеймс Уэбб» (James Webb Space Telescope) предоставил удивительный новый взгляд на гравитационное искривление галактик в скоплении «Эль-Гордо» (El Gordo). Этот новаторский телескоп, работающий в инфракрасном диапазоне, обнаружил гравитационные искажения, красную гигантскую звезду и множество других космических объектов, которые ранее были недоступны для наблюдения.

Источник изображений: NASA, ESA, CSA

На расстоянии около 9,7 млрд световых лет от Земли расположено очень крупное скопление галактик с массой, эквивалентной примерно 3 млн миллиардов Солнц. Это космическое скопление прозвали El Gordo, что в переводе с испанского означает «Толстяк».

Один из объектов этого скопления известен как «El Anzuelo», или «Рыболовный крючок». Эта галактика, расположенная на расстоянии 10,6 млрд световых лет от нас, хорошо видна в правой верхней части снимка в виде ярко-красной дуги. Чтобы представить себе, насколько поразительна эта новая фотография, можно сказать, что вы видите галактику «Рыболовный крючок» такой, какой она была 10,6 млрд лет назад. Именно столько времени потребовалось, чтобы свет с этого момента жизни галактики достиг телескопа.

На снимке камеры NIRCam наиболее заметными являются две галактики: «Тонкая» (A), расположенная чуть ниже и левее центра изображения, и «Рыболовный крючок» (B) — красное пятно в правом верхнем углу. Обе галактики являются линзированными фоновыми галактиками.

«Мы смогли тщательно изучить пылевую пелену, окутывающую центр галактики, где активно формируются звезды. С помощью телескопа „Джеймс Уэбб“ мы можем с лёгкостью проникнуть сквозь эту плотную завесу пыли, что позволит нам воочию увидеть процесс сборки галактик изнутри», — сказал Патрик Каминески (Patrick Kamieneski) из Университета штата Аризона (ASU), ведущий автор одной из нескольких работ, посвящённых этим наблюдениям.

Но помимо того, что телескоп «Джеймс Уэбб» способен проникать сквозь пылевую завесу благодаря своим камерам ближнего и среднего инфракрасного диапазона (NIRCam и MIRI), новый объектив телескопа, наведённый на «Толстяка», имеет огромное значение, позволяя чётко зафиксировать явление, называемое гравитационным линзированием.

Гравитационное линзирование — это понятие, связанное с общей теорией относительности Альберта Эйнштейна (Albert Einstein). В соответствии с этой теорией пространство и время представляются сплетёнными вместе, как осязаемая ткань, которая может деформироваться и пульсировать в зависимости от того, какие массы в ней присутствуют. Чёрные дыры сильно деформируют эту ткань, звезды влияют на неё тоже довольно сильно, Земля деформирует её в некоторой степени, и даже мы с вами деформируем её в невероятно крошечной, неразличимой степени.

На снимке камеры NIRCam видны сотни галактик, некоторые из них никогда ранее не наблюдались с такой степенью детализации. Скопление «Толстяк» действует как гравитационная линза, искажая и увеличивая свет от далёких фоновых галактик.

Однако для данного снимка телескопа «Джеймс Уэбб» важно то, что общая теория относительности также предсказывает, что эти искривления ткани пространства-времени влияют на то, как свет перемещается по Вселенной. Рискуя упростить, можно сказать, что эти искривления заставляют свет изгибаться и закручиваться при движении через пространство — но это хорошо для астрономов.

Если учёные смогут сфокусировать свои обсерватории (например, телескоп «Джеймс Уэбб») на суперискривлённых областях (например, на большом скоплении галактик), они смогут поймать часть этого искривлённого света. И в зависимости от того, откуда исходит свет, эти искривления могут создавать своего рода эффект увеличения источника. Этот эффект называется гравитационным линзированием. «Этот эффект линзирования открывает уникальное окно в далёкую Вселенную», — заявила Бренда Фрай (Brenda Frye) из ASU, соруководитель направления PEARLS-Clusters и ведущий автор другой статьи.

Возвращаясь к изображению галактики «Рыболовный крючок», можно сказать, что основная причина, по которой астрономы вообще могут её видеть, несмотря на то, что она находится так далеко, заключается не в чём ином, как в гравитационном линзировании. Благодаря этой эффектной концепции учёные поняли, что далёкая галактика имеет форму диска диаметром около 26 000 световых лет (четвёртая часть размера Млечного Пути).

Галактика «Рыболовный крючок» — снимок камеры NIRCam

Кроме того, красноватый оттенок, который вы видите у этой галактики, связан с другим явлением космического света. В принципе, по мере удаления объектов от нашей точки обзора на Земле — в связи с расширением Вселенной — излучаемые ими световые волны растягиваются, как неразрывные резиновые ленты. При этом волны кажутся всё краснее и краснее из-за явления, известного как красное смещение. Поскольку эта галактика выглядит очень красной, она находится очень далеко.

Уйдя от крупных галактик, на портрете «Толстяка», полученном телескопом «Джеймс Уэбб», также удалось разглядеть одиночную красную гигантскую звезду. Учёные дали ей прозвище Quyllur, что в переводе с языка кечуа, на котором говорят коренные жители перуанского нагорья, означает просто «Звезда».

Удивительно то, что это первая отдельная красная звезда-гигант, наблюдаемая телескопом на расстоянии более 1 млрд световых лет от Земли. На самом деле «Звезда» находится на расстоянии около 11 млрд световых лет от нас, вблизи галактики, известной как La Flaca, или «Тонкая». Галактика «Тонкая» видна как линия, похожая на карандаш, в центре изображения.

Галактика «Тонкая» — снимок камеры NIRCam

«Увидеть линзованные красные гигантские звезды практически невозможно, если только не выходить в инфракрасный диапазон. Это первая звезда, которую мы обнаружили с помощью телескопа „Джеймс Уэбб“, но мы ожидаем, что в будущем их будет гораздо больше», — сказал Хосе Диего (Jose Diego) из Института физики Кантабрии (IFCA) в Испании, ведущий автор другой работы, посвящённой скоплению «Толстяк».

Фрай и её коллеги также отмечают пять линзированных галактик, которые, по-видимому, являются частью детского скопления, находящегося на расстоянии около 12,1 млрд световых лет от Земли — возможно, в нём насчитывается в общей сложности 17 галактик. Кроме того, на расстоянии около 7,2 млрд световых лет от Земли находятся ультрадиффузные галактики, которые похожи на обычные галактики, но звезды в них расположены гораздо более равномерно.

«Мы изучили, отличаются ли свойства этих галактик от свойств ультрадиффузных галактик, которые мы наблюдаем в локальной Вселенной, и действительно увидели некоторые отличия. В частности, они голубее, моложе, более протяжённые и более равномерно распределены по скоплению. Это говорит о том, что жизнь в условиях скопления в течение последних 6 млрд лет оказала существенное влияние на эти галактики», — рассказал Тимоти Карлетон (Timothy Carleton) из ASU, ведущий автор другой работы, посвящённой этим наблюдениям.

Открытия, сделанные с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб», открывают новые горизонты в понимании Вселенной. Гравитационное линзирование, предсказанное Эйнштейном, теперь наблюдается в действии, и это может подтвердить иные не менее важные догадки великого учёного. Открытие отдельной красной звезды-гиганта также является важным шагом в изучении далёких галактик. Эти открытия подчёркивают важность продолжения исследований и инноваций в области космической науки, и они могут пролить свет на то, как формируются и развиваются галактики.