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.

Телескоп «Джеймс Уэбб» (James Webb Space Telescope) запечатлел впечатляющие детали галактики NGC 6822, одной из ближайших соседок нашего Млечного Пути. Эта бедная металлами галактика может стать ключом к пониманию ранней Вселенной, предоставив уникальный взгляд на древние звёзды и галактики.

Источник изображений: ESA

Телескоп «Джеймс Уэбб» сделал потрясающие снимки галактики NGC 6822, расположенной на расстоянии около 1,5 млн световых лет от Земли. Эта галактика является одной из ближайших к Млечному Пути, исключая небольшие галактики-спутники, такие как Большое и Малое Магеллановы Облака. Она интересна тем, что астрономы называют её «бедной металлами». Это значит, что в ней почти отсутствуют элементы тяжелее водорода и гелия, сообщает Европейское космическое агентство (ESA).

NGC 6822 является отличным инструментом для изучения ранней Вселенной. Ранние галактики, как считается, также имели низкое содержание металлов. Во Вселенной, когда только начали формироваться галактики и звёзды, космос содержал в основном водород и гелий. Первые звёзды были бедны металлами и образовывали более тяжёлые элементы в своих ядрах. Эти элементы попадали в межзвёздные облака, рождая новые звёзды, богатые металлами.

NGC 6822 — объединённый снимок с MIRI и NIRCam

На снимке, сделанном с помощью камер ближнего и среднего инфракрасного диапазона (NIRCam и MIRI), облака газа и пыли NGC 6822 светятся зелёным и золотистым цветом. Эти облака представляют собой пестрый микс, включая как плотные, так и разряженные светящиеся участки, которые затмевают центр изображения. Яркие галактики различных форм и размеров просвечивают сквозь газ и звёзды NGC 6822, добавляя изображению глубину и сложность, невольно ассоциируясь с хаотичными и мощными картинами абстрактного экспрессиониста Джексона Поллока (Jackson Pollock). Некоторые звёзды на снимке кажутся немного крупнее остальных, с видимыми дифракционными шипами, а две яркие звезды в нижнем правом углу особенно выделяются. Эта картина является не только впечатляющей визуализацией, но и важным инструментом для изучения состава и структуры галактики.

NGC 6822 — снимок камеры MIRI

NGC 6822 не является необычным объектом для астрономов. Она была открыта в 1884 году Э.Э. Барнардом (E. E. Barnard) и долгое время считалась очень слабой туманностью. Спор о ней был разрешён в 1925 году Эдвином Хабблом (Edwin Hubble), который подтвердил существование объектов за пределами Млечного Пути.

До 2000-х годов наиболее полной работой о NGC 6822 была статья 1966 года Сьюзен Кайзер (Susan Kaiser), первой женщины-доктора астрономии в Калифорнийском технологическом институте (CIT).

NGC 6822 — снимок камеры NIRCam

Снимки галактики NGC 6822, сделанные телескопом «Джеймс Уэбб», не просто красивые изображения. Это взгляд в прошлое Вселенной, позволяющий астрономам проследить эволюцию звёзд в бедной металлами среде ранней Вселенной. Эта галактика может стать ключом к пониманию, как формировались звёзды и галактики, и как они эволюционировали со временем. Телескоп «Джеймс Уэбб» продолжает работу своих предшественников, расширяя наши знания о космосе и позволяя нам восхищаться его красотой.

Телескоп «Джеймс Уэбб» (James Webb Space Telescope) сделал уникальный снимок пары молодых, активно формирующихся звёзд, известных как Herbig-Haro 46/47. Изображение, полученное в высоком разрешении в ближнем инфракрасном диапазоне, позволяет учёным изучать процесс накопления массы звёздами и моделировать формирование нашего Солнца и его планетной системы.

Источник изображений: NASA

Объект Herbig-Haro 46/47находится в созвездии Vela на расстоянии 1470 световых лет от Земли. Эти звёзды, расположенные в глубине диска из газа и пыли, продолжают набирать массу. Диск невидим, но его тень видна в двух тёмных конусообразных областях, окружающих центральные звёзды.

Наиболее заметными деталями являются двусторонние лепестки, которые расходятся от активно формирующихся центральных звёзд, представленных в огненно-оранжевом цвете. Большая часть этого материала была выброшена из этих двух звёзд, которые повторно поглощают и выбрасывают газ и пыль, окружающие их, в течение тысячелетий.

Ранее спектральный анализ Herbig-Haro 46/47, проведённый с помощью инфракрасного спектрографа телескопа Spitzer, обнаружил химические «отпечатки пальцев» различных химических элементов и соединений. Эти отпечатки представляют собой уникальные последовательности, которые позволяют учёным определить химический состав изучаемого объекта. В данном случае, анализ показал наличие силикатов (химических соединений, похожих на песок на пляже), воды, углекислого газа, метана и метилового спирта в облаке газа и пыли, окружающем эти активно формирующиеся молодые звёзды.

Вторым по значимости элементом является пузырьковое синее облако. Это область плотной пыли и газа, известная как Глобула Бока (Bok globule), в которой образуются звезды солнечного типа. В инфракрасном диапазоне телескопа «Джеймс Уэбб» можно видеть через слои этого облака, что позволяет лучше рассмотреть Herbig-Haro 46/47, а также разглядеть звёзды и галактики, находящиеся за ним.

В течение миллионов лет звёзды в Herbig-Haro 46/47 полностью сформируются, очистив сцену от этих фантастических, многоцветных выбросов, позволяя двойной звезде занять центральное место на фоне галактик. Телескоп Уэбба может раскрыть столько деталей в Herbig-Haro 46/47 по двум причинам. Объект находится относительно близко к Земле, и изображение, сделанное телескопом, состоит из нескольких экспозиций, что добавляет ему глубины.

Это открытие подчёркивает важность продолжения исследований в области астрономии, поскольку каждое новое открытие приближает человечество к ответам на фундаментальные вопросы о происхождении и эволюции Вселенной. В то же время, оно напоминает нам о том, как много ещё предстоит узнать и исследовать в бесконечных глубинах космоса.

Вода является непременным условием зарождения жизни, которая нам известна. Но одной воды недостаточно. Она должна быть в жидком виде и, в идеале, плескаться между скал живописными озёрами, реками, морями и океанами. Признаки будущего сочетания всего перечисленного «Джеймс Уэбб» обнаружил в звёздной системе на удалении 370 световых лет от нас. Это первый раз, когда воду нашли в зоне формирования обитаемых планет земного типа.

Система PDS 70 в представлении художника. Источник изображения: MPIA

Открытие сделано в системе PDS 70, в зоне обитаемости которой уже обнаружены экзопланеты и даже две на одной орбите. Звезда-хозяйка системы относится к звёздам спектрального класса K. Она холоднее Солнца. Её возраст оценивается в 5,7 млн лет, и она сравнительно стара для наличия у неё протопланетного диска. Тем не менее, у звезды есть протопланетный диск, и он разделён на две части с зазором 8 млрд км, в котором расположились две экзопланеты-гиганты.

Следовательно, когда-нибудь в будущем в протопланетных дисках зародятся планеты, и те, которые ближе к звезде, окажутся в зоне её обитаемости. Иначе говоря, вода на них будет в жидком виде, и эти экзопланеты обещают оказаться земного типа из скальных пород, что подтвердило наблюдение «Уэбба».

Спектрометры этой космической обсерватории показали как наличие крупных гранул скалистой пыли во внутреннем протопланетном диске, так и водяного пара, что стало сюрпризом. Ещё никто не обнаруживал водяной пар в протопланетных дисках на такой близости к звезде на таких поздних сроках существования протопланетного диска. Согласно принятым моделям эволюции звёзд и систем, ультрафиолетовое излучение звезды к моменту наблюдения за ней должно было разрушить молекулы воды. Но по каким-то причинам этого не произошло. Тем самым в ближнем протопланетном диске звезды одновременно собираются в протопланеты пыль и камни, и одновременно на них будет скапливаться вода, что в итоге обещает привести к появлению скалистого мира потенциально пригодного для зарождения жизни.

Данные «Уэбба» по обнаружению в спектре воды почти идеально совпали с теоретически предсказанными. Источник изображения: NASA

Водяной пар обнаружен на удалении 160 млн км от звезды. Это немного дальше, чем Земля находится от Солнца (от нас до нашей звезды 149,6 млн км), но ещё достаточно, чтобы вода там была в жидком виде. Остаётся загадкой, как воде удалось туда попасть, или избежать разрушения ультрафиолетом. На этот счёт есть две гипотезы. Согласно одной, вода появилась в процессе реакции водорода с кислородом. По другому предположению, вода попала во внутренний протопланетный диск из внешнего холодного диска в виде льда и превратилась в нём в пар. Дальнейшие наблюдения помогут найти ответ на эту загадку. О своём открытии учёные сообщили в журнале Nature.

Космическая обсерватория «Джеймс Уэбб» продолжает срывать покровы и расширять границы знаний. Новое наблюдение показало, что на заре Вселенной было необъяснимо много углерода, который, согласно нашим гипотезам, не мог там появиться в фиксируемых объёмах. Благодаря новым открытиям учёные получают новые данные для уточнения теорий эволюции звёзд, галактик и Вселенной.

Редкая звезда типа Вольфа — Райе, которая «пылит» не хуже сверхновых. Источник изображения: NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO

Как сообщили учёные Кембриджского университета (Великобритания) в своей статье в журнале Nature, углеродная пыль в больших объёмах обнаружена в галактиках на рубеже 800 млн лет после Большого взрыва. Углерод и другие тяжёлые атомы (по представлению астрофизиков, кроме водорода и гелия тяжёлые все элементы) рождаются только в горниле звёзд и в виде пыли могут быть представлены преимущественно в одном случае — когда звезда превратится в сверхновую и развеет свою оболочку по окружающей Вселенной. Исходя из этого, на отметке 800 млн лет не должно было быть углерода и всего остального в заметных объёмах, поскольку звёзды просто не успели бы проэволюционировать до нужных кондиций и процессов.

Наблюдения «Уэбба» опровергли устоявшееся в научной среде мнение. Спектральные линии углерода абсолютно чётко прослеживаются во многих галактиках вблизи временной границы на уровне одного миллиарда лет после Большого взрыва. Это означает, что похожие химические процессы шли повсеместно и с одинаковой скоростью, и явно не так, как мы предполагали. Эти данные внесут значительные коррективы в модели эволюции звёзд и в наше понимание этих процессов.

«Наше обнаружение углеродистой пыли на красных смещениях 4–7 позволяет существенно ограничить модели и сценарии производства пыли в ранней Вселенной», — пишет группа специалистов под руководством космолога Йориса Витстока (Joris Witstok) из Кембриджского университета (Великобритания).

Впрочем, для обнаруженной странности с углеродом есть объяснение. Согласно одной из гипотез, первые звёзды во Вселенной были сверхмассивными. Такие звёзды эволюционируют намного быстрее, чем звёзды меньшей массы. Это также объясняет, почему мы до сих пор не видели ни одной из первых звёзд (они относятся к так называемому III населению). Все они превратились в сверхновые очень и очень рано и, следовательно, могли создать углерод и другие металлы в то время, куда наши инструменты ещё не могут заглянуть.

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) разработали для того, чтобы проникнуть в тайны Вселенной глубже, чем когда-либо в истории астрономии. Учёные планировали заглянуть как можно дальше в пространство, параллельно совершая своеобразное путешествие в прошлое. Прошёл год с начала его научной деятельности, и результаты превзошли все ожидания, телескоп не только помог в изучении древних галактик, но и объектов в Солнечной системе. К годовщине NASA опубликовало снимок облачного комплекса Ро Змееносца — ближайшей к Земле области звездообразования.

Ро Змееносца. Источник изображения: NASA

Проект JWST задумывался ещё в 1980-е в качестве преемника «Хаббла», но с его реализацией пришлось долго ждать из-за финансовых ограничений — инвестиции в $10 млрд учёные выбивали очень нелегко. При этом, в отличие от «Хаббла», новый телескоп изначально не проектировался, как модульная конструкция с возможностью замены комплектующих и исследователи были буквально счастливы, когда удалось успешно вывести его на орбиту вокруг Солнца в точку Лагранжа L₂, находящуюся на расстоянии более 1,5 млн км от Земли и ввести в эксплуатацию. Полёты людей на такое расстояние никогда не осуществлялись, поэтому о ремонте в обозримом будущем в случае любого инцидента не может быть и речи.

Столпы творения. Источник изображения: NASA

По имеющимся данным, движение «Джеймса Уэбба» по орбите вокруг Солнца не было слишком простым — в определённый период ему даже пришлось прекратить сбор данных по соображениям безопасности, а столкновение с крупным микрометеороидом повредило фрагмент его зеркала. Хотя телескоп отправили в космос рождественским утром 2021 года, его команда отмечает годовщину только сегодня, поскольку немало времени ушло на развёртывание зеркала и ввод аппарата в эксплуатацию.

Квинтет Стефана — один из первых снимков, сделанных JWST. Источник изображения: NASA

Фактически основной целью JWST была своеобразная «космическая археология». Свет, хотя и слабеет со временем, остаётся вечно, смещаясь в инфракрасную часть спектра, что позволяет «Джеймсу Уэббу» изучать очень далёкое прошлое на заре появления Вселенной. Одним из основных открытий JWST стала информация о том, что многие наиболее удалённые, а значит, древние галактики оказались странно яркими для своего возраста — некоторые теоретические научные положения, возможно, придётся пересмотреть. Одним из факторов, ставших причиной такой светимости, как это ни парадоксально, могут быть сверхмассивные чёрные дыры. Хотя сама чёрная дыра только поглощает свет и материю, устремляющиеся к ней газ и пыль могут нагреваться и светиться чрезвычайно ярко. Например, очень ярко светится сердце галактики CEERS 1019, в котором, как считается, находится самая удалённая и древняя из обнаруженных сегодня активная сверхмассивная чёрная дыра.

Cкопление галактик SMACS 0723. Источник изображения: NASA

Делаются и другие открытия. Например, учёным впервые удалось с помощью «Джеймса Уэбба» обнаружить углекислый газ на удалённой экзопланете WASP 39b, причём саму планету невозможно разглядеть с помощью современных технологий — приходится полагаться на косвенные данные, получаемые при прохождении планеты мимо диска своей звезды.

Необычный снимок Сатурна. Источник изображения: NASA

Наконец, телескоп позволил совершенно по-новому взглянуть на планеты в Солнечной системе — достаточно посмотреть на изображение Сатурна с его кольцами или Юпитера.

Юпитер в ближнем инфракрасном диапазоне. Источник изображения: NASA

Нептун. Источник изображения: NASA

Примечательно, что многие учёные, как сообщает The Washington Post, в основном не смотрят на сами изображения, обрабатывая непосредственно данные — реальные снимки способны вызвать потрясения даже у них самих.