Вселенная полна парадоксов. Один из них заключается в том, что мы можем видеть далёкие космические объекты одновременно на разных отрезках их жизненного пути. Происходит это тогда, когда свет от них проходит по нескольким маршрутам разной протяжённости, как это случилось при наблюдении за сверхновой AT 2022riv, расположенной далеко за галактическим скоплением RX J2129.

Одна и та же сверхновая на разных стадиях активности и её галактика-хозяйка. Источник изображения: ESA, NASA и CSA

Галактическое скопление RX J2129 находится от нас на удалении 3,2 млрд световых лет. Оно включает минимум 15 галактик, общая масса которых настолько велика и неравномерно распределена в пространстве, что искажает свет от всех объектов у него за спиной. За счёт неравномерного распределения массы скопления свет от фоновых объектов приходит к нам с разной задержкой, что особенно ценно, если это объекты переменной светимости.

Учёным повезло, что ранее в поле зрения «Хаббла» при наблюдении эффекта гравитационного линзирования, вызванного скоплением RX J2129, попала галактика с недавно вспыхнувшей сверхновой. Изучение этого объекта с помощью инфракрасных инструментов более мощного телескопа «Джеймс Уэбб» позволило получить более детальные изображения объекта. На снимке «Уэбба» сверхновая позирует три раза с интервалами 320 и 1000 дней после «оригинального» события. Это как если кого-то на одном кадре запечатлели сегодня, через год и через два с половиной года.

Принцип работы эффекта гравитационного линзирования

Везение с изображением сверхновой в подобной ситуации позволяет уточнить космологические теории, связанные со скоростью расширения Вселенной. Нам известна светимость объекта и характер её изменения со временем, а это вносит в расчёт большую точность. Шаг за шагом учёные уточняют модели, а это ведёт к более глубокому пониманию явлений и мироустройства в целом.

Космическая обсерватория «Джеймс Уэбб» продолжает делать открытия, которые ставят под сомнение основы современных космологических теорий. Чувствительности инфракрасных приборов телескопа хватает на то, чтобы различать объекты на ранних этапах эволюции Вселенной. Вопреки ожиданиям, там оказалось много звёзд и галактик, которым нет места в научных теориях. Новое открытие ещё сильнее озадачило учёных.

Шесть галактик-кандидатов на звание самых массивных из самых ранних во Вселенной. Источник изображения: NASA / ESA / CSA / I. Labbe

Первые наблюдения «Уэбба» в прошлом году позволили обнаружить множество кандидатов в первые звёзды и галактики в те времена, когда Вселенной было от 300 до 800 млн лет (сейчас Вселенной 13,8 млрд лет). На этом этапе развития Вселенной в пространстве было ещё мало вещества, чтобы звёзды формировались в больших количествах и галактики были бы большими, например, сравнимыми с нашей. Поэтому сам факт обнаружения так рано появившихся звёзд и галактик не очень удивляет. Удивляет то, насколько их оказалось много. Очень много!

Новая работа позволила определить шесть галактик-кандидатов не просто в самые молодые галактики, а в молодые массивные галактики, появившиеся в период от 500 до 800 млн лет после Большого взрыва. По количеству звёзд обнаруженные объекты оказались сравнимы с Млечным Путём — в них до 100 млрд звёзд. Это астрономы определили косвенно по яркости объектов. Чтобы такие галактики могли образоваться на столь раннем этапе развития Вселенной там каждый год должны были рождаться по сотне звёзд, тогда как в галактиках нашего типа (в спиральных) рождается примерно по три звезды в год.

Все кандидаты ещё пройдут спектроскопическое наблюдение, которое точно определит величину красного смещения в спектрах этих объектов и даст окончательное заключение насколько далеко они находятся от нас и как рано возникли во Вселенной. Учёные продолжат собирать информацию по этим и другим объектам на заре рождения нашего Космоса, хотя уже понятно, что «Джеймс Уэбб» удивил и продолжит удивлять нас новыми открытиями.

Космическая обсерватория «Джеймс Уэбб» сделала снимки 19 ближайших спиральных галактик в самом выгодном ракурсе — лицом к телескопу, что проявило мельчайшие детали распределения межзвёздного вещества. Это потрясающе красиво само по себе, но также изображения распределения пыли и газа внутри галактик позволяют лучше понять процессы образования звёзд и эволюции галактик. Вдвойне ценно, если это галактики типа нашей.

Галактика NGC 1433. Источник изображений: NASA, ESA, CSA и J. Lee (NOIRLab)

На основе полученных наблюдений опубликована 21 работа. Учёные были просто поражены тем качеством деталей на изображениях, которые предоставило оборудование «Уэбба». Прежде всего — это возможность работать в ближнем и среднем инфракрасном диапазоне. Видимый свет не пробивается сквозь облака межзвёздной пыли и газа, тогда как более длинные инфракрасные волны, к которым чувствительны датчики «Уэбба», легко проходят сквозь эту помеху. Подобная чувствительность позволяет выявлять скопления материала, достаточного для зажигания новых звёзд и даже видеть начало таких явлений.

Галактика NGC 7496 (радиальные лучи оставляют растяжки вторичного зеркала телескопа — это дефекты изображения)

«Джеймс Уэбб» собрал достаточно информации, чтобы астрономы начали создавать подробные карты распределения вещества в соседних с нами спиральных галактиках. Моделирование покажет эволюцию галактик с учётом появления новых звёзд и взрывов сверхновых, которые дадут пищу для появления следующих поколений звёзд и, тем самым, даст нам представление об эволюции галактик на протяжении их жизненного цикла. Ясное понимание подобных механизмов ведёт к улучшению модели поведения Вселенной и физических процессов в ней, о которых мы знаем очень и очень мало.

Галактика NGC 1365

Может показаться, что всё это лишено практического смысла. Где Вселенная, а где мы? На самом деле, в космическом пространстве самой природой ставятся такие «лабораторные» эксперименты, которые в земных условиях никогда нельзя будет воспроизвести. Нам остаётся уточнять параметры этих природных опытов и на этой основе судить о процессах и явлениях, о свойствах вещества и их границах и о многом другом.

Сравнение резкости снимков одинаковых участков галактики M74 обсерваториями NASA «Спитцер» (слева) и «Уэбб» (справа)

Наука и техника Земли получают колоссальный толчок вперёд в попытках разобраться в происходящем. Созданный для того, чтобы просто смотреть «Джеймс Уэбб» сам по себе стал чудом инженерной техники, который далеко вперёд продвинул целый спектр технологий от обработки материалов до обработки данных. Наконец, это просто красиво, что ведёт к популяризации знаний и к притоку молодой крови в науку, а без этого у человечества будущего не будет.

Космическая обсерватория «Джеймс Уэбб» провела серию наблюдений, в ходе которых делаются так называемые снимки глубокого поля. Камеры телескопа день за днём открывались на 4–6 часов в сутки для сбора света из одной и той же области пространства. Это позволяет заглянуть так далеко в юную Вселенную, куда до сих пор глаз человека не смотрел. Улов учёных оказался настолько внушительным, что даже поверхностный анализ займёт несколько месяцев.

Нажмите для увеличения. Источник изображения: NASA, ESA, CSA, I. Labbe и R. Bezanson. Обработка изображения: Alyssa Pagan (STScI)

В этот раз наблюдения проводились в области скопления Пандора (Abell 2744). Это область, где несколько крупных скоплений галактик собираются в одно мегаскопление. Подобное сосредоточение массы в космическом пространстве настолько сильно искажает гравитацию вокруг себя (пространство-время по Эйнштейну), что свет от далёких объектов искажается вплоть до увеличения. Этот эффект называется гравитационным линзированием и позволяет лучше рассмотреть далёкие объекты — звёзды и галактики — если те находятся близко к линии зрения на массивные образования и при этом расположены далеко за ними.

Область Abell 2744 ранее рассматривал телескоп «Хаббл» и тоже делал снимок глубокого поля в этом месте пространства. Телескоп «Уэбб» тоже три раза снимал эту область, но с небольшой экспозицией. Снимок глубокого поля области скопления Пандоры «Джеймс Уэбб» делал в сумме 30 часов и включил остальные наблюдения для создания более полного панорамного изображения.

По данным «Уэбба», снимок запечатлел свыше 50 тыс. объектов, видимых в инфракрасном диапазоне, что в принципе было недоступно «Хабблу». За счёт эффекта гравитационного линзирования получены изображения далёких галактик во времена молодой Вселенной. На основе этого наблюдения астрономы начали отбор кандидатов для дальнейшего более детального изучения этих объектов.

В частности, для подтверждения возраста кандидатов будут изучаться спектры таких галактик для определения величины красного смещения, которая служит точным подтверждением возраста звёзд и галактик. Провести эти работы команда астрономов надеется летом этого года, но все полученные «Уэббом» данные выкладываются в открытый доступ и могут свободно изучаться другими командами учёных.

Изучение молодой карликовой галактики Sparkler с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» показало, что она находится в сердце системы звёздных скоплений и «жадно питается» за их счёт, обеспечивая собственный рост.

Источник изображения: James Josephides, Swinburne University

Это означает, что Sparkler, впервые обнаруженная с помощью «Джеймса Уэбба», своим поведением напоминает Млечный путь, тоже в своё время поглощавший более мелкие галактики. Это позволяет получить представление о том, как формировалась наша собственная галактика.

Sparkler окружена парой десятков сияющих шаровых скоплений древних звёзд, каждое из которых состоит приблизительно из миллиона светил. Как сообщает Space.com, наша галактика, например, включает около 200 шаровых скоплений.

Команда, объединяющая учёных Университета Суинберна и Университета Сан-Хосе, оценила возраст Sparkler и его окрестностей. Галактику окружают более молодые версии звёздных скоплений, находящихся вокруг Млечного пути. Сейчас масса Sparkler, питающейся древними скоплениями, богатыми элементами тяжелее водорода и гелия, составляет всего 3 % от массы Млечного пути, но ожидается, что благодаря «звёздному каннибализму» со временем наблюдаемый объект вырастет до размеров нашей галактики. Другими словами, наблюдения позволяют буквально увидеть, как формировался юный Млечный путь, когда вселенная была на 2/3 моложе, чем сегодня.

Sparkler расположена в 9 млрд световых лет от Земли, и астрономы видят её такой, какой она была через 4 млрд лет после Большого взрыва. Наблюдения возможны благодаря сверхчувствительной инфракрасной аппаратуре «Джеймса Уэбба». Наблюдениям способствует эффект «гравитационного линзирования», увеличивающего яркость излучения Sparkler, что позволяет увидеть свет, путешествовавший порядка 9 млрд лет.

Учёные продолжат исследования шаровых скоплений вокруг Sparkler, чтобы больше узнать о самой галактике, а также на основе полученных данных изучить и эволюцию Млечного пути. Как заявляют сами исследователи, само происхождение шаровых скоплений до сих пор является загадкой, поэтому большой удачей для учёных является возможность увидеть их «молодость».

В сентябре прошлого года космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) использовался для наблюдения за столкновением космического зонда DART с астероидом Диморф. Как выяснилось, первоначально телескоп не был рассчитан на отслеживание объектов, движущихся с такой высокой угловой скоростью, но это не помешало успешным наблюдениям.

Космический телескоп «Джеймс Уэбб». Источник изображений: nasa.gov

Астрономы планировали наблюдать через «Джеймс Уэбб» не только далёкие галактики, но и объекты в Солнечной системе — это значит, что аппарат разрабатывался с возможностью отслеживать цели, движущиеся относительно звёзд и галактик отдалённых областей Вселенной. Для выполнения этой задачи на борту аппарата есть специальная камера — датчик точного наведения (FGS). Телескоп фиксирует опорную звезду — любой неподвижный объект — и «смещает» её со скоростью, равной скорости цели, пока звезда остаётся в поле зрения FGS.

Снимок, сделанный телескопом «Джеймс Уэбб» через 4 часа после столкновения астероида Диморф и зонда DART

Первоначально максимально доступная скорость для отслеживания движущихся объектов соответствовала угловой скорости Марса — 30 угловых миллисекунд в секунду или ширина полной Луны менее чем за 17 часов. В реальности изучающим Солнечную систему исследователям необходимо следить за более быстрыми объектами. Чтобы убедиться, что истинные возможности «Джеймс Уэбба» превосходят декларируемые показатели, учёные решили испытать его на нескольких объектах: начать решили с астероида 6481 Tenzing («Тенцинг»), скорость которого составляет 5 мс/с, и в итоге подтвердили, что телескоп справляется с объектами, которые движутся со скоростью до 67 мс/с.

Перед запуском миссии DART учёным поставили задачу зафиксировать столкновение аппарата с астероидом, но для этого необходимо было преодолеть планку в 100 мс/с или 360 угловых минут в час. Чтобы убедиться в том, что «Джеймс Уэбб» на такое способен, первую фазу испытаний провели на симуляторе. Несколько раз систему дорабатывали, чтобы оптимизировать её работу, и на второй фазе переключились на наблюдение околоземного астероида 2010 DF1, взяв скорости в 324 и 396 мин/ч — это был самый быстрый и яркий астероид в поле зрения телескопа, близкий к скорости DART в момент удара. Испытания завершились всего за две недели до столкновения, но при обработке результатов стало ясно, что «Джеймс Уэбб» с задачей справится.

Впоследствии подтвердилось, что телескоп действительно способен преодолевать отметку в 100 мс/с, но учёные не собираются постоянно эксплуатировать аппарат в таком режиме. Несмотря на успех, подобные задачи очень тяжело планировать: опорные звёзды остаются в поле зрения FGS слишком непродолжительное время, а их смена очень усложняет задачу. В итоге максимальная угловая скорость для отслеживаемых «Джеймсом Уэббом» объектов теперь установлена на отметке 75 мс/с, но при наличии специального разрешения этот показатель можно поднимать до 100 мс/с.

Исследование, связанное с «очень особенной» галактикой, опубликовала команда исследователей под руководством астрофизика Марики Джульетти (Marika Giulietti) из итальянского учебно-исследовательского центра Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) в научном журнале The Astrophysical Journal. Учёные охарактеризовали её, как «таинственный и очень отдалённый объект», который «настолько тёмный, что почти невидимый, даже для очень высокотехнологичных инструментов».

«Невидимая галактика». Источник изображения: CNET/Марика Джульетти

По мнению учёных, «невидимая» галактика сформировалась через 2 млрд лет после Большого взрыва, по оценкам астрофизиков, произошедшего порядка 13,8 млрд лет назад и положившего начало нашей Вселенной. Для более подробного изучения галактики учёные использовали методику, известную как гравитационное линзирование — для её применения используются массивные космические объекты вроде галактических скоплений. Такие гигантские «линзы» позволяют увеличить и рассмотреть то, что скрывается за ними. Наблюдения осуществлялись с помощью большого наземного телескопа Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), расположенного в Чили.

Телескоп ALMA позволил подробно изучить ранее неизвестные свойства трудной для исследования галактики, богатой газом и пылью. Как сообщила Джульетти, «наши анализы показали, что объект очень компактен и предположительно включает чрезвычайно большое количество молодых и ещё формирующихся звёзд».

Галактика была чрезвычайно малозаметной по ряду причин. Она далеко расположена, очень компактна и от наблюдений её скрывает большое количество межзвёздной пыли. Именно поэтому для её изучения так пригодится космический телескоп «Джеймс Уэбб» с его инструментами для наблюдения инфракрасного излучения, заметного даже сквозь пылевые скопления. С помощью этого телескопа галактику ещё не изучали, но, по мнению учёных, он поможет узнать о ней намного больше в будущем.

В 2019 году ALMA помог выявить подробные характеристики ещё одной отдалённой «невидимой» галактики, которая на деле оказалась «массивным монстром». Изучение подобных космических объектов позволит учёным лучше понять процессы формирования галактик и их эволюцию.

Астрономы всё больше узнают об объектах, появившихся на ранних этапах после возникновения нашей Вселенной, а мощный телескоп «Джеймс Уэбб» позволит «пробиться» сквозь слой межзвёздной пыли для более подробного изучения подобных структур.

Космическая обсерватория «Джеймс Уэбб» (JWST) снова показала превосходную чувствительность оборудования. При наблюдении за скоплением галактик SMACS J0723.3-7327 за счёт эффекта гравитационного линзирования удалось получить значительно увеличенные изображения 18 далёких фоновых галактик, в которых удалось разглядеть нечто интересное — ранние области формирования звёздных скоплений в молодой Вселенной.

Нажмите, чтобы увеличить. Источник изображения: NASA, ESA, CSA, STScI.

Изображение одной из самых молодых галактик в исследовании было получено, когда она находилась на временной отметке 680 млн лет после Большого взрыва. По сравнению со снимками, полученными на этом участке неба телескопом «Хаббл», изображения с «Джеймса Уэбба» оказались намного полнее. Так, на увеличенных изображениях 18 галактик в них и рядом с ними «Джеймс Уэбб» проявил области, которые характерны для первой фазы зарождения звёздных скоплений.

Звёздные скопления шаровые и рассеянные представляют собой группы звёзд с общим происхождением и общей гравитационной динамикой. Изучение таких образований много даёт для создания эволюционных моделей как звёзд, так и галактик. Воочию увидеть этапы зарождения первых таких объектов во Вселенной — это крайне познавательный опыт и благодаря новому космическому телескопу он будет ещё не раз повторён.

Космическая обсерватория «Джеймс Уэбб» (JWST) не предназначена для поиска небольших объектов в Солнечной системе, но это не помешало сделать удивительное открытие — обнаружить в главном поясе астероидов между орбитами Марса и Юпитера один из самых маленьких астероидов. Его размеры составляют от 100 до 200 м и обнаружен он с расстояния свыше 100 млн км.

Источник изображения: N. Bartmann (ESA/Webb), ESO/M. Kornmesser and S. Brunier, N. Risinger (skysurvey.org)

Самое забавное, что данные об астероиде, которые ещё предстоит подтвердить последующими наблюдениями, получены из отбракованных снимков во время калибровки прибора MIRI. В начале своей научной работы в космосе «Джеймс Уэбб» настраивал свои приборы, включая камеру среднего инфракрасного диапазона MIRI, по тестовым изображениям. В частности, MIRI настраивали в процессе охоты за известным астероидом (10920) 1998 BC1. Калибровочные снимки 1998 BC1 должны были помочь настроить работу с рядом фильтров изображений камеры, но их посчитали испорченными.

Позже учёные ещё раз изучили эти калибровочные снимки с камеры MIRI и обнаружили на них объект, похожий на небольшой астероид. Предполагаемые размеры объекта составляют от 100 до 200 м. Казалось бы, редкая и случайная удача, но астрономы уверены, что таких находок у «Уэбба» будет всё больше и больше. Одной из задач обсерватории JWST будет наблюдение в главном поясе астероидов менее 1 км в поперечнике. Но рабочие характеристики камеры MIRI оказались настолько хороши, что в поле зрения наверняка будут попадать астероиды намного меньшего размера.

По понятным причинам астрономы не могут наблюдать достаточно малые небесные тела. Их банально не видно в телескоп. Между тем, для построения стройной модели эволюции Солнечной системы данные наблюдений за малыми астероидами — это как часть головоломки, без которой картина будет оставаться неполной. Наблюдения с помощью «Уэбба» в комплексе с другими инструментами обещают обнаружить недостающие фрагменты.

В NASA сообщили, что космическая обсерватория James Webb («Джеймс Уэбб») полностью восстановилась после второго серьёзного сбоя в работе научных приборов. Неисправность была отмечена 15 января и полностью ликвидирована к 27 января, а с понедельника 30 января телескоп продолжил научную работу.

Источник изображения: NASA

Это уже третья неисправность в работе обсерватории за год нахождения в космосе. И всё бы ничего, тот же «Хаббл» за более чем 30 лет в космосе чинили и модернизировали многократно, но «Джеймс Уэбб» находится слишком далеко для челночных рейсов современных пилотируемых космических кораблей. В случае более серьёзной поломки эта обсерватория на удалении 1,5 млн км от Земли окажется бесполезной грудой железа стоимостью свыше $10 млрд. К слову, NASA осторожно пытаются создать программу ремонта «Уэбба», но пока всё находится на раннем этапе изучения проблемы. В частности, такая задача поставлена перед компанией SpaceX.

Блок модуля NIRISS

Последняя неисправность «Джеймса Уэбба» затронула работу прибора NIRISS (Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph). Устройство разработано и изготовлено Канадским космическим агентством (CSA), поэтому специалисты NASA и CSA совместно работали над восстановлением работоспособности прибора. Модуль NIRISS работает как камера ближнего инфракрасного диапазона и как спектрометр для получения подробных данных о спектрах изучаемых объектов. Изучение спектров позволяет выяснить физические свойства и химический состав далёких космических объектов. Например, получить данные об атмосферах экзопланет и даже обнаружить признаки вероятного присутствия там биологической жизни.

Как ранее сообщили в NASA, прибор NIRISS был выведен из работы после сбоя программного обеспечения. Произошла некоторая задержка в обмене данными и это привело к сбою. Поскольку сбой носил чисто программный характер на физическое состояние научных приборов и бортового оборудования обсерватории это никак не повлияло. В итоге инженеры разобрались с причинами сбоя и вернули NIRISS к научной работе. Все отменённые эксперименты с использованием NIRISS перенесены на другие дни.

Всесторонний анализ ситуации показал, что причиной сбоя, по всей видимости, стали космические лучи галактического или даже внегалактического происхождения. Это высокоэнергетические частицы, которые обладают энергией, достаточной, чтобы вырваться из сильных магнитных полей в центрах галактик и выйти за их пределы. Даже самые мощные ускорители частиц на Земле не смогут разогнать частицы до подобных величин энергии.

Некоторое количество таких частиц, прилетевших из-за пределов Солнечной системы, нарушило работу логики в бортовом оборудовании «Джеймса Уэбба». В частности, произошёл сбой в работе ПЛИС-схемы (FPGA). Вернуть прибор к нормальной работе после такого помогает перезагрузка, что действительно помогло. После перезагрузки телеметрические данные NIRISS показали нормальное тайминги, и для полного подтверждения команда провела 28 января тестовое наблюдение, подтвердившее полное восстановление работоспособности приборов.

Колесо с фильтрами камеры и спектрометра MIRI

Ранее обсерватория «Джеймс Уэбб» перенесла сбой в работе прибора MIRI (Mid-Infrared Instrument) — камеры и спектрометра среднего инфракрасного диапазона. В августе 2022 года во время наблюдений с использованием MIRI обнаружено затирание колеса с переключающимися фильтрами изображения. Позже эту проблему удалось смягчить и даже избавиться от неё. Наконец, в ноябре обсерватория не работала две недели по причине сбоя в работе систем ориентации. Эту неисправность также устранили.

Особняком стоит удар микрометеорита по главному зеркалу телескопа. Но от этого уберечься невозможно в принципе. Разве что создавать вокруг зеркала большой кожух, а для многосегментного раскладывающегося зеркала это будет нетривиальной задачей.

Космический телескоп «Джеймс Уэбб», являющийся совместным проектом Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) США, Европейского космического агентства (ESA) и Канадского космического агентства (CSA), помог создать учёным очередной впечатляющий снимок широкого поля, на котором запечатлены множество далёких галактик и ярких звёзд.

Источник изображения: esawebb.org

Основной целью съёмки стала спиральная галактика LEDA 2046648, которую можно увидеть в нижней части изображения. Эта галактика находится на расстоянии более 1 млрд световых лет от Земли в созвездии Геркулеса. Рядом с ней на снимке располагается множество других галактик. Спиральная структура некоторых из них отчётливо различима, тогда как другие выглядят как яркие пятна на тёмном фоне космического пространства.

Одна из основных целей космической обсерватории «Джеймс Уэбб» заключается в наблюдении за далёкими галактиками. Эта работа поможет учёным узнать больше об их истории и эволюции. Возможность съёмки в инфракрасном диапазоне позволит заглянуть в прошлое далёких космических объектов, поскольку идущий от них свет смещён в сторону инфракрасных волн. В конечном счёте учёные надеются получить больше данных о том, как росли далёкие галактики и приобретали структуру, которую мы можем наблюдать сейчас. «Джеймс Уэбб» также проанализирует химический состав тысяч галактик, чтобы пролить свет на то, как тяжёлые элементы формировались и накапливались по мере эволюции галактик.

Опубликованный снимок был сделан в рамках наблюдения, проводимого при вводе в эксплуатацию размещённого в конструкции телескопа инструмента Near-InfraRed Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS), который представляет собой камеру, работающую в ближнем инфракрасном диапазоне, и безщелевой спектрограф. Кроме того, была задействована камера Near-InfraRed Camera (NIRCam).

В октябре 2022 года при помощи космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) удалось провести наблюдение затмения звезды астероидом Харикло. Это было первое событие такого рода для аппарата, и оно позволило обнаружить на астероиде явные признаки водяного льда, что поможет астрономам лучше понять природу и поведение небольших тел в отдалённых областях Солнечной системы.

Источник изображений: nasa.gov

Харикло является самым крупным представителем группы так называемых кентавров — объектов, которые больше похожи на астероиды, но имеют некоторые черты комет, в том числе видимые хвосты. Его диаметр составляет около 250 км, а пролегающая между Сатурном и Ураном орбита отделена от нас на 3,2 млрд км. В ранних исследованиях учёные обнаруживали отдельные признаки водяного льда на объекте, но подтвердить эти предположения не удавалось: при относительно скромных размерах объект расположен слишком далеко даже для «Джеймса Уэбба».

Для более подробного изучения Харикло было решено дождаться момента, когда он затмит достаточно яркую звезду — вероятность такого события оценили в 50 %. Это гипотетическое событие внесли в программу наблюдения Target of Opportunity, которая позволяет прерывать стандартный график работы телескопа ради более важной цели. Событие произошло 18 октября 2022 года. В течение часа астрономы наблюдали затмение звезды астероидом при помощи камеры ближнего инфракрасного диапазона NIRCam на «Джеймсе Уэббе». Провалы в яркости звезды фиксировались при пересечении звезды кольцами астероида.

В результате были чётко выявлены создаваемые кольцами астероида тени, а на спектрометре показались три полосы, указывающие на отражение света водяным кристаллическим льдом. Присутствие кристаллического льда, по мнению учёных, указывает, что астероид подвергается постоянным бомбардировкам: высокоэнергетические частицы переводят лёд из кристаллического в аморфное состояние, а значит, кристаллический лёд либо обнажается в результате микростолкновений, либо формируется в результате других процессов.

Но многое о Харикло ещё предстоит узнать: спектрограф помог получить информацию о системе в целом, и пока сложно различить данные от самого астероида и его колец. Пока нельзя даже достоверно утверждать, где именно был обнаружен кристаллический лёд: на самом объекте или на его кольцах. Учёные также хотят понять, как кольца вообще появились у столь малого объекта. И не исключено, что в перспективе у Харикло получится обнаружить и другие кольца, менее заметные.

В NASA сообщили о новом сбое в работе космической обсерватории James Webb («Джеймс Уэбб»). Ещё 15 января при связи с прибором NIRISS возникла задержка связи, что привело к сбою в работе программы, обслуживающей бортовое оборудование. Прибор продолжает оставаться недоступным для научных наблюдений. Остальное оборудование и другие научные приборы остаются в хорошем состоянии, а NASA и коллеги из Канады работают над поиском причины неисправности.

Модуль NIRISS телескопа «Джеймс Уэбб». Источник изображения: NASA

Прибор NIRISS (Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph) для обсерватории «Джеймс Уэбб» разработан и изготовлен Канадским космическим агентством (CSA). Он предназначен для получения подробных спектров, что необходимо, например, для изучения атмосфер экзопланет — главном маркере возможности инопланетной биологической жизни. Специалисты из CSA вместе с инженерами NASA совместно ищут причины аномалии в связи с прибором и намерены решить проблему в ближайшее время. Все запланированные научные работы с использованием NIRISS, которые пока приостановлены, будут перенесены на другие дни.

Поскольку сбой произошёл в программном обеспечении, восстановление работы прибора NIRISS — это лишь вопрос времени. Для инженеров сейчас важно найти причину инцидента и попытаться избежать его повторения в будущем. На этом фоне сбой в работе камеры и спектрографа среднего инфракрасного диапазона выглядит более неприятным (там была отмечена проблема с механикой) — стало заедать колесо с переключающимися фильтрами. Но если решили эту проблему, то проблема со сбоем программного обеспечения тоже будет решена.

При помощи телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) учёные обнаружили водяной лёд и более сложные вещества в молекулярном облаке Хамелеон I на расстоянии около 630 световых лет от Земли. По оценкам исследователей, эти находки имеют самую низкую температуру из когда-либо обнаруженных в таком облаке.

Источник изображения: nasa.gov

Молекулярные облака — это крупные образования, состоящие из пыли. Их также называют звёздными колыбелями, поскольку здесь содержатся необходимые для образования звёзд вещества. Среди множества обнаруженных в облаке Хамелеон I молекул учёные отметили воду, метан, аммиак и сложные вещества вроде метанола — исследователи также заявили о присутствии и более сложных соединений, но идентифицировать их пока не получилось. В прошлом году учёные обнаружили молекулярное облако недалеко от центра нашей галактики, и в нём присутствовали даже строительные блоки РНК — молекулы, присутствующей во всех живых клетках.

Для получения изображения тёмных и холодных молекулярных облаков используется свет расположенных позади них звёзд — молекулы поглощают его, помогая учёным идентифицировать присутствующие вещества по провалам на определённых участках видимого спектра. Изучаемое исследователями облако является одним из нескольких входящих в Комплекс в Хамелеоне, занимающий почти всё одноимённое созвездие и частично протянувшийся на несколько соседних. Обнаружить здесь водный лёд помогли исключительные возможности космического телескопа «Джеймс Уэбб» — сведения о других присутствующих здесь веществах расскажут учёным об условиях формирования ледяных отложений и образования более крупных структур, таких как планеты и их атмосферы.

Возглавившая группу исследователей Мелисса Макклюр (Melissa McClure) из Лейденской обсерватории в Нидерландах заявила, что полученные ими данные являются лишь первым набором в серии спектральных снимков, и в ближайшем будущем учёные предоставят больше подробностей о составе традиционно загадочных молекулярных облаков.

Учёные подтвердили, что космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) открыл свою первую экзопланету — планету в другой звёздной системе. Объект получил название LHS 475 b, а его диаметр составляет 99 % от земного, утверждают учёные Лаборатории прикладной физики при Университете Джонса Хопкинса.

Источник изображения: nasa.gov

Наблюдение при помощи «Джеймса Уэбба» производилось после того, как признаки объекта были обнаружены спутником NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Спектрограф ближнего инфракрасного диапазона NIRSpec на космическом телескопе оперативно и чётко зафиксировал присутствие планеты в указанной области всего за два наблюдения.

Из всех действующих телескопов только «Джеймс Уэбб» способен проводить спектральный анализ атмосфер экзопланет размером с Землю. Однако пока данные приборов указывают лишь на то, что объект имеет размеры, сопоставимые с земными — ни состава, ни даже факта наличия атмосферы у LHS 475 b пока определить не удалось. Зато учёные с уверенностью исключили, например, наличие у планеты плотной атмосферы с преобладанием метана как на спутнике Сатурна Титане. А вот исключить атмосферу из углекислого газа пока не получилось — её объём может оказаться слишком малым для обнаружения. Есть также вероятность, что планета вовсе лишена атмосферы, но для более точного ответа требуются дополнительные измерения, которые будут проводиться ближайшим летом.

По данным «Джеймса Уэбба», температура планеты на несколько сотен градусов выше земной, и если в будущем у неё обнаружатся облака, учёные сделают вывод что LHS 475 b больше похожа на Венеру с её атмосферой из углекислого газа и густой облачностью. Исследователи также подтвердили, что полный оборот вокруг звезды планета совершает всего за два земных дня — она намного ближе к своей звезде, чем любая из планет Солнечной системы, но и температура этого красного карлика составляет менее половины от температуры Солнца, поэтому исключать наличия атмосферы у планеты пока нельзя.

LHS 475 b расположена в относительной близости от Земли — на расстоянии 41 светового года, а наблюдается она в созвездии Октанта.