Телескоп Джеймса Уэбба начинает охоту за обитаемыми мирами
Первые потрясающие изображения с космического телескопа Джеймса Уэбба были представлены на этой неделе, но его путь космических открытий только начался. Одним из больших ожиданий от телескопа является его способность изучать самую раннюю фазу космической истории, вскоре после Большого Взрыва 13,8 миллиардов лет назад. Чем дальше от нас находятся объекты, тем больше времени требуется, чтобы их свет достиг нас, и, таким образом, заглянуть в далекую вселенную — значит заглянуть в далекое прошлое. «Мы собираемся оглянуться назад, в то самое раннее время, чтобы увидеть первые галактики, сформировавшиеся в истории Вселенной», — объяснил астроном из Научного института космического телескопа Дэн Коу, который специализируется на ранней Вселенной. Астрономы до сих пор прошли 97 процентов пути назад к Большому взрыву, но «мы просто видим эти крошечные красные пятнышки, когда смотрим на эти галактики, которые так далеко».
«С Уэббом мы, наконец, сможем заглянуть внутрь этих галактик и увидеть, из чего они состоят». В то время как сегодняшние галактики имеют форму спирали или эллипса, самые ранние строительные блоки были «комковатыми и неправильными», и Уэбб должен обнаружить в них более старые красные звезды, больше похожие на наше Солнце, которые были невидимы для космического телескопа Хаббла. У Коу есть два проекта Уэбба: наблюдение за одной из самых далеких известных галактик, MACS0647-JD, которую он нашел в 2013 году, и Эарендел, самой далекой из когда-либо обнаруженных звезд, которая была обнаружена в марте этого года. В то время как публика была очарована потрясающими снимками Уэбба, снятыми в инфракрасном диапазоне, потому что свет из далекого космоса растянулся на эти длины волн по мере расширения Вселенной, ученые в равной степени увлечены спектроскопией.
Анализ светового спектра объекта раскрывает его свойства, включая температуру, массу и химический состав — по сути, криминалистика для астрономии. Наука еще не знает, как будут выглядеть самые ранние звезды, которые, вероятно, начали формироваться через 100 миллионов лет после Большого взрыва. «Мы могли бы увидеть совсем другие вещи, — сказал Коу, — так называемые звезды «Населения III», которые, как предполагается, были намного массивнее нашего Солнца и были «нетронутыми», то есть состояли исключительно из водорода и гелий. В конечном итоге они взорвались сверхновыми, способствуя химическому обогащению космоса, которое привело к созданию звезд и планет, которые мы видим сегодня. Некоторые сомневаются, что эти нетронутые звезды населения III когда-либо будут найдены, но это не остановит астрономическое сообщество от попыток.
Астрономы выиграли время на Уэббе на основе конкурсного отбора, открытого для всех, независимо от того, насколько они продвинулись в своей карьере. Оливии Лим, докторантке Монреальского университета, всего 25 лет. «Я еще не родилась, когда люди начали говорить об этом телескопе», — сказала она AFP. Ее цель: наблюдать за скалистыми планетами размером примерно с Землю, вращающимися вокруг звезды Траппист-1. Они расположены так близко друг к другу, что с поверхности одного из них можно было ясно видеть, как в небе появляются другие. «Система Trappist-1 уникальна, — объясняет Лим. «Почти все условия там благоприятны для поиска жизни за пределами нашей Солнечной системы». Кроме того, три из семи планет Trappist-1 находятся в «обитаемой зоне» Златовласки, не слишком близко и не слишком далеко от своей звезды, что позволяет поддерживать правильную температуру для жидкой воды на их поверхности. Система находится «всего» в 39 световых годах от нас, и мы можем видеть, как планеты проходят перед своей звездой.
Это позволяет наблюдать падение светимости, вызванное пересечением звезды, и использовать спектроскопию для определения свойств планет. Пока неизвестно, есть ли у этих планет атмосфера, но Лим хочет это выяснить. Если это так, свет, проходящий через эти атмосферы, будет «фильтроваться» через содержащиеся в нем молекулы, оставляя следы для Уэбба. Джекпотом для нее было бы обнаружение присутствия водяного пара, углекислого газа и озона. Траппист-1 настолько важная цель, что нескольким другим научным группам также было предоставлено время понаблюдать за ними. По словам Лима, поиск там следов жизни, если они существуют, все равно потребует времени. Но «все, что мы делаем в этом году, — это действительно важные шаги для достижения этой конечной цели».
