Космический телескоп Джеймс Уэбб раскроет тайны Вселенной
Космический телескоп НАСА имени Джеймса Уэбба будет использоваться для изучения «квазаров» питающихся от черных дыр, ярких объектов, которые могут излучать энергию более мощную, чем все звезды в галактике. Инфракрасная обсерватория размером с теннисный корт была запущена из Французской Гвианы в Рождество 2021 года и, наконец, прибыла в конечный пункт назначения, вторую точку Лагранжа между Землей и Солнцем, 24 января 2022 года. В течение десятилетия или более на орбите Уэбб будет использоваться группами астрономов для изучения широкого спектра небесных явлений, от экзопланет до черных дыр. Среди его первых целей будут квазары, невероятно яркие объекты, которые питаются от черных дыр и имеют массу от миллионов солнечных до десятков миллиардов, сообщает Daily Mail.
«Квазар» - это сокращение от квазизвездного радиоисточника, хотя они также известны как активное галактическое «ядро», обнаруженное в сердце галактики рядом со сверхмассивными черными дырами. Они могут излучать энергию в триллионы электрон-вольт и превышать расчетную мощность всех звезд в галактике. В одном из первых раундов научных наблюдений астрономы, использующие Webb, «изучают, какую роль квазары играют в эволюции галактик в те ранние времена». Это даст им представление о том, как формировалась ранняя Вселенная, включая взгляд на газ в пространстве между галактиками миллиарды лет назад. Уэбб может заглянуть в историю Вселенной дальше, чем любой космический телескоп до него, отчасти из-за своего положения в миллионе миль от Земли.
Он имеет на борту инфракрасный прибор очень высокого разрешения, что делает его чрезвычайно чувствительным к очень низким уровням света, что идеально подходит для изучения газа, окружающего квазары. Ученые, изучающие квазары с Уэббом, изучат их свойства, а также свойства их родительских галактик и то, как они взаимосвязаны на первых этапах эволюции галактик в очень ранней Вселенной. Команда также будет использовать квазары для изучения газов в пространстве между галактиками, особенно в период космической реионизации, который закончился, когда Вселенная была очень молода. Он способен сделать это благодаря тому, что свету от этих далеких объектов требуются миллиарды лет, чтобы достичь телескопа, поэтому он видит свет таким, каким он был излучен на заре всего, что мы знаем. «Все эти квазары, которые мы изучаем, существовали очень рано, когда Вселенной было менее 800 миллионов лет, или менее 6 процентов от ее нынешнего возраста», - сказал Сантьяго Аррибас из Центра астробиологии в Мадриде, Испания.
«Таким образом, эти наблюдения дают нам возможность изучать эволюцию галактик, формирование и эволюцию сверхмассивных черных дыр в эти очень ранние времена». Свет от этих древних объектов был растянут за счет расширения пространства, также известного как космологическое красное смещение. Чем дальше должен пройти свет, тем больше он смещается в красную сторону, а свет из ранней Вселенной растягивается настолько, что смещается в инфракрасное, когда попадает на Землю. Это как раз та частота, которую Джеймс Уэбб должен был наблюдать. Квазары, которые будет изучать команда, являются не только одними из самых далеких во Вселенной, но и одними из самых ярких, с самыми высокими массами черных дыр и самыми высокими темпами аккреции - материал со скоростью падает в саму черную дыру.
«Мы заинтересованы в наблюдении за самыми яркими квазарами, потому что очень большое количество энергии, которое они генерируют в своих ядрах, должно привести к сильнейшему воздействию на галактику-хозяина за счет таких механизмов, как истечение и нагрев квазара», - сказал Крис. Уиллотт. Он является научным сотрудником Центра астрономических и астрофизических исследований Герцберга Национального исследовательского совета Канады (NRC) в Виктории, Британская Колумбия, и научным сотрудником проекта Уэбба Канадского космического агентства. Webb - совместный проект НАСА, Европейского космического агентства и Канадского космического агентства. «Мы хотим наблюдать за этими квазарами в тот момент, когда они оказывают наибольшее влияние на принимающие их галактики», - сказал Уиллотт.
Когда сверхмассивная черная дыра аккрецирует вещество, высвобождается огромное количество энергии, которая нагревает и выталкивает окружающий газ наружу. Затем это порождает сильные оттоки, разрывающие межзвездное пространство подобно гигантскому цунами, что, в свою очередь, вызывает хаос в галактике-хозяине. Эксперты считают, что эти оттоки играют жизненно важную роль в эволюции галактик. По мере того, как газ в выбросах удаляется из галактики, звездообразование уменьшается. В некоторых случаях оттоки настолько мощные и выбрасывают такое большое количество газа, что могут полностью остановить звездообразование в родительской галактике. Ученые также считают, что оттоки являются основным механизмом, с помощью которого газ, пыль и элементы перераспределяются на большие расстояния внутри галактики или даже могут быть выброшены в пространство между галактиками - межгалактическую среду.
Это может спровоцировать фундаментальные изменения свойств как галактики-хозяина, так и межгалактической среды, и это то, что команда надеется исследовать. Они хотят вернуться на 13 миллиардов лет назад, когда Вселенной было меньше миллиарда лет, и посмотреть на нейтральный газ между галактиками, из-за которого он казался непрозрачным. Этот нейтральный газ стал ионизированным в течение сотен миллионов лет, что сделало его прозрачным для ультрафиолетового света - период времени, известный как Эра реионизации. Что привело к этому периоду, неясно, хотя астрономы надеются, что Уэбб сможет ответить на этот вопрос. Используя квазары в качестве источника фонового света, команда сможет лучше рассмотреть газ, который находится между Землей и самим квазаром.
Этот газ поглощает свет квазара на определенных длинах волн, и команда может искать линии поглощения в газе, чтобы узнать больше о процессе ионизации. Чем ярче квазар, тем сильнее будут эти линии поглощения в спектре, и, определив, является ли газ нейтральным или ионизированным, ученые узнают, насколько нейтральна Вселенная и какая часть этого процесса реионизации произошла в этой конкретной точке. во время. «Если вы хотите изучать Вселенную, вам нужны очень яркие фоновые источники. Квазар - идеальный объект в далекой Вселенной, потому что он достаточно яркий, чтобы мы могли его очень хорошо видеть», - сказала член команды Камилла Пасифичи. Пасифичи связан с Канадским космическим агентством, но работает научным сотрудником в Научном институте космического телескопа в Балтиморе.
«Мы хотим изучать раннюю Вселенную, потому что Вселенная развивается, и мы хотим знать, как она началась», - добавил исследователь. Они будут смотреть на свет квазаров в поисках «металлов» - любых элементов тяжелее водорода и гелия, образовавшихся в первых звездах и галактиках. Эти «металлы» должны были быть выброшены массивными выбросами и должны быть видны в газовом потоке между квазаром и Землей. Команда планирует измерить образование этих первых «металлов», а также то, как они выбрасываются в межгалактическую среду этими ранними оттоками.
