Телескоп Джеймса Уэбба
Как устроен космический телескоп Джеймса Уэбба: 6,5-метровое зеркало, солнечный экран, инфракрасные приборы, орбита у точки L2 и что он уже открыл.
Телескоп Джеймса Уэбба (JWST) — самая большая космическая обсерватория и главный инструмент современной инфракрасной астрономии. Он стартовал 25 декабря 2021 года и с лета 2022 года присылает снимки далёких галактик, туманностей и атмосфер чужих планет. Название дано в честь Джеймса Уэбба, руководителя NASA в 1961–1968 годах.
Зачем он нужен
Свет самых далёких галактик, идущий к нам миллиарды лет, растягивается расширением Вселенной («Расширение Вселенной») и из видимого становится инфракрасным. Кроме того, инфракрасный свет проходит сквозь облака пыли, где рождаются звёзды и планеты. Атмосфера Земли такое излучение поглощает и сама светится в этом диапазоне, поэтому наблюдать его нужно из космоса («Космические телескопы»). «Хаббл» работает в основном в видимом и ближнем инфракрасном свете; Уэбб рассчитан на длины волн от 0,6 до 28,5 микрометра, от оранжевого света до среднего инфракрасного.
Как он устроен
- Зеркало. Диаметр 6,5 метра, площадь около 25 м², в несколько раз больше, чем у «Хаббла». Оно собрано из 18 шестиугольных сегментов из бериллия с золотым покрытием. Зеркало не поместилось бы в ракету целиком, поэтому после запуска оно раскрылось в космосе.
- Солнечный экран из пяти слоёв плёнки размером с теннисный корт: он закрывает телескоп от Солнца, Земли и Луны, и приборы остаются холодными.
- Температура. Зеркало и оптика должны оставаться холоднее −223 °C (50 К), а детектор самого длинноволнового прибора MIRI — около 6 К, иначе собственное тепловое излучение телескопа заглушило бы далёкие слабые источники.
- Приборы. Камера ближнего инфракрасного диапазона NIRCam, спектрограф NIRSpec, прибор среднего инфракрасного диапазона MIRI и NIRISS с датчиком точного наведения FGS.
Где он находится
Уэбб не обращается вокруг Земли, как «Хаббл», а летает вокруг точки L2 системы Солнце — Земля, примерно в 1,5 миллиона километров от нас с противоположной от Солнца стороны. Там Солнце, Земля и Луна всегда с одной стороны, и экран защищает от всех сразу. Телескоп прибыл туда 24 января 2022 года. Запас топлива рассчитан минимум на 20 лет работы. Это совместный проект NASA, Европейского космического агентства и канадского агентства CSA; в космос его вывела европейская ракета Ariane 5 с космодрома Куру.
Первые научные снимки были опубликованы 11 июля 2022 года, на следующий день телескоп начал штатную работу.
Что уже открыто
- Ранние галактики. До Уэбба рекорд принадлежал «Хабблу» (около 400 млн лет после Большого взрыва). Уэбб обнаружил галактики из первых 300 млн лет. Подтверждённый рекорд красного смещения принадлежит галактике MoM-z14 (z = 14,44): свет от неё шёл от эпохи примерно через 280 млн лет после Большого взрыва. Такие галактики оказались ярче и многочисленнее, чем предсказывали модели.
- Атмосферы экзопланет. В 2022 году Уэбб впервые чётко увидел углекислый газ в атмосфере планеты у другой звезды (WASP-39 b, горячий газовый гигант). С тех пор он измеряет состав атмосфер многих экзопланет, в том числе землеподобных в обитаемых зонах.
- Рождение звёзд и планет. Сквозь пыль видны протозвёзды и диски вокруг молодых звёзд («Рождение звёзд»), в том числе туманности с выбросами вещества.
- Объекты Солнечной системы. Уэбб снимает Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, кольца и спутники, в том числе Европу, на поверхности которой он нашёл углекислый газ.
- Чёрные дыры и галактики. Ранние сверхмассивные чёрные дыры («Сверхмассивные чёрные дыры») и гравитационное линзирование скоплениями галактик, которое увеличивает ещё более далёкие объекты.
Чем он отличается от «Хаббла»
Телескопы не заменяют друг друга. «Хаббл» видит ультрафиолет и видимый свет и остаётся незаменимым для многих задач; Уэбб смотрит в инфракрасный диапазон и видит глубже. Лучшие результаты получаются, когда их данные дополняют друг друга.