25 декабря НАСА отметит вторую годовщину запуска космического телескопа Джеймса Уэбба, крупнейшей и мощной космической обсерватории в истории. Его четкие изображения взбудоражили мир, и ученые только начинают открывать для себя научное богатство, которое оно хранит.

Успех Уэбба основан на четырех десятилетиях работы космических телескопов, которые также обнаруживают инфракрасный свет (невидимый невооруженным глазом), в частности, на работе двух вышедших из эксплуатации телескопов НАСА, которые в прошлом году отметили важные годовщины: 40-летие запуска инфракрасного астрономического спутника (IRAS) в январе и 20-летие запуска космического телескопа Спитцер в августе.

Эта традиция ярко проявляется в изображениях НАСА Ро Змееносца, одной из ближайших к Земле областей звездообразования. IRAS — первый инфракрасный телескоп, запущенный на околоземную орбиту над атмосферой, которая блокирует большую часть инфракрасных волн. Густые облака газа и пыли Ро Змееносца блокируют видимый свет, но инфракрасное зрение IRAS делает ее первой обсерваторией, которая проникла сквозь эти облака и обнаружила новорожденные звезды, спрятанные глубоко внутри.

Двадцать лет спустя многочисленные инфракрасные детекторы Спитцера помогли астрономам определить более точный возраст многих звезд в этом регионе, проливая свет на эволюцию молодых звезд во Вселенной. Более детальное инфракрасное изображение Уэбба показывает струи, вырывающиеся из молодых звезд, и окружающие их диски материала – прототипы будущих планетных систем.

Облака газа и пыли в космосе, подобные тому, которое показал здесь Ро Змееносец, в основном излучают инфракрасный свет, невидимый для человеческого глаза. В 1983 году IRAS, первый инфракрасный телескоп на околоземной орбите, сделал снимки этого региона и обнаружил ранее неизвестные особенности, в том числе недавно образовавшиеся звезды, скрытые глубоко в пыли. Источник изображения: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт.

Другой пример — Фомальгаут, звезда, окруженная диском обломков, похожим на пояс астероидов. Этот диск стал одним из главных открытий IRAS 40 лет назад, поскольку он также убедительно намекал на существование по крайней мере одной планеты в то время, когда за пределами Солнечной системы не было обнаружено ни одной планеты. Последующие наблюдения Спитцера показали, что диск состоял из двух частей — холодную внешнюю область и теплую внутреннюю область — и выявили больше свидетельств существования планет.

С тех пор Фомальгаут изучался многими другими телескопами, в том числе космическим телескопом Хаббла НАСА, а в начале этого года изображения с телескопа Уэбба дали ученым самое четкое представление о структуре диска. Оно выявило два ранее невиданных кольца из камня и газа во внутреннем диске. В сочетании с работой нескольких поколений телескопов история Формахаута становится яснее.

РоОфиучи также был сфотографирован космическим телескопом Спитцер НАСА. Благодаря более широкому полю зрения и более высокому разрешению, чем его предшественники, «Спитцер» может предоставить более подробные изображения региона и больше информации о звездообразовании. Источник изображения: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калтех/Гарвард-Смитсоновский астрономический центр.

Когда в 1983 году была запущена IRAS, ученые не были уверены, что именно покажет миссия. Они не могли предсказать, что инфракрасный свет в конечном итоге будет использоваться практически во всех областях астрономии, включая изучение эволюции галактик, жизненных циклов звезд, источников вездесущей космической пыли, атмосфер экзопланет, движения астероидов и других околоземных объектов и даже одной из величайших космологических загадок истории — природы темной энергии.

IRAS заложил основу для Европейской инфракрасной космической обсерватории (ISO) и космической обсерватории Гершеля, спутника AKARI под руководством Японии, Wide Field Infrared Survey Explorer НАСА (WISE), бортовой SOFIA (Стратосферная инфракрасная обсерватория) агентства и многих аэростатных обсерваторий.

Космический телескоп НАСА Джеймса Уэбба открыл Ро Змееносца, как никогда раньше: астрономы увидели новые особенности области звездообразования на этом потрясающем изображении 2023 года. Телескоп Уэбба был разработан на основе инфракрасных телескопов, таких как IRAS и Spitzer. Источник изображения: НАСА, ЕКА, CSA, STScI, Клаус Понтоппидан (STScI)

«Инфракрасный свет имеет решающее значение для понимания того, откуда мы пришли и как мы сюда попали, как в самых больших, так и в самых маленьких астрофизических масштабах», — сказал астрофизик Майкл Вернер из Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL) в Южной Калифорнии. «Мы используем инфракрасный свет, чтобы оглянуться назад в пространстве и времени, помогая нам понять, как сформировалась современная Вселенная. Инфракрасный свет позволяет нам изучать формирование и эволюцию звезд и планет и, таким образом, понимать историю нашей Солнечной системы». Вернер, специализирующийся на инфракрасных наблюдениях, является научным сотрудником проекта Спитцера.

Концептуальное изображение инфракрасного астрономического спутника (IRAS) на орбите. Источник изображения: НАСА/Лаборатория реактивного движения.

О Спитцере

Если инфракрасный астрономический спутник (IRAS) предназначен для поиска пути, то астрономический спутник «Спитцер» (Spitzer) предназначен для глубокого исследования инфракрасной Вселенной. Широкое поле зрения и относительно высокое разрешение «Спитцера» позволяют ему достигать широкого круга научных целей. Во время своей 16-летней миссии Спитцер обнаружил новинки от краев Вселенной (включая некоторые из самых далеких галактик, которые когда-либо наблюдались) до Солнечной системы (например, новое кольцо вокруг Сатурна). Исследователи также были удивлены, обнаружив, что телескоп является идеальным инструментом для изучения экзопланет (планет за пределами нашей солнечной системы), о чем они даже не подозревали, когда строили телескоп.

Это изображение демонстрирует художественное впечатление от космического телескопа Спитцер. На заднем плане — плоское инфракрасное изображение Млечного Пути, сделанное Спитцером. Источник изображения: НАСА/JPLNASA/JPL.

«В любом телескопе речь идет не о получении данных ради получения данных, а о том, чтобы задать и решить конкретный вопрос или серию вопросов», — сказал Шон Кэри, бывший менеджер Научного центра Спитцера в Центре обработки данных и науки IPAC Калифорнийского технологического института. «Вопросы, которые мы можем задать с помощью телескопа Уэбба, гораздо более сложны и разнообразны из-за знаний, которые мы получаем от таких телескопов, как Спитцер и IRAS».

Художественная концепция космического телескопа Джеймса Уэбба. Источник: НАСА

Например, Кэри сказал: «Мы изучали экзопланеты с помощью «Спитцера» и «Хаббла» и выяснили, что могут сделать инфракрасные телескопы в этой области, какие типы планет наиболее интересны и что о них можно узнать. Поэтому, когда Уэбб запустился, мы с самого начала занимались исследованием экзопланет».

Миссия НАСА «Спектрофотометр для космической истории, эпох реионизации и исследователей льда» (SPHEREx) поможет астрономам понять, как развивалась наша Вселенная и насколько распространены ингредиенты жизни в галактических планетных системах. Источник: Калифорнийский технологический институт

Уэбб также прокладывает путь для будущих инфракрасных миссий. Предстоящая миссия НАСА SPHEREx (Спектрофотометр для космической истории, эпох реионизации и исследователей льда) и следующая флагманская обсерватория агентства, Римский космический телескоп Нэнси Грейс, продолжат исследовать инфракрасную вселенную.

Художественная концепция римского космического телескопа Нэнси Грейс. Источник: Центр космических полетов имени Годдарда НАСА.

Подробная информация о задачах

IRAS — это совместный проект НАСА, Аэрокосмической программы Нидерландов и Совета по науке и инженерным исследованиям Великобритании. Миссия управляется Лабораторией реактивного движения НАСА. Калифорнийский технологический институт в Пасадене управляет Лабораторией реактивного движения НАСА.

Лаборатория реактивного движения управляла миссией космического телескопа «Спитцер» для Управления научных миссий НАСА в Вашингтоне до тех пор, пока миссия не была прекращена в январе 2020 года. Научный центр «Спитцер» Калифорнийского технологического института отвечает за научные операции. Эксплуатацией космических кораблей занимается авиакосмическая корпорация Lockheed Martin в Литтлтоне, штат Колорадо. Данные хранятся в Инфракрасном научном архиве, которым управляет IPAC в Калифорнийском технологическом институте.

Космический телескоп Джеймса Уэбба — важнейшая в мире космическая научная обсерватория. Уэбб разгадывает тайны Солнечной системы, заглядывает в далекие миры вокруг других звезд и исследует загадочную структуру и происхождение Вселенной и наше место в ней. Телескоп Уэбба — это международная программа, возглавляемая Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) и его партнерами — Европейским космическим агентством (ЕКА) и Канадским космическим агентством (CSA).

Источник составления: ScitechDaily.