Если бы телескоп Джеймса Уэбба был в 10 раз мощнее, смогли бы мы увидеть "начало времен"? Объясняет Ади Фурд, доцент кафедры астрономии и астрофизики Университета Мэриленда, округ Балтимор: "Космический телескоп Джеймса Уэбба, или сокращенно JWST, является одним из самых совершенных телескопов, когда-либо созданных. Планирование JWST началось более 25 лет назад, а работы по строительству продолжались более десяти лет. Он был запущен в космос 25 декабря 2021 года и через месяц прибыл в конечный пункт назначения: на расстоянии 930 000 миль(примерно 1.5 млн км) от Земли. Его расположение в космосе позволяет ему относительно беспрепятственно видеть огромную часть Вселенной".

Конструкция телескопа стала результатом глобальной работы, возглавляемой НАСА, и призванной расширить границы астрономических наблюдений с помощью революционной техники. Его зеркало огромно – около 21 фута (6,5 метра) в диаметре. Это почти в три раза больше космического телескопа «Хаббл», который был запущен в 1990 году и работает до сих пор.

Это зеркало телескопа, которое позволяет ему собирать свет. JWST настолько велик, что может «видеть» самые тусклые и самые далекие галактики и звезды во Вселенной. Его современные инструменты могут предоставить информацию о составе, температуре и движении этих далеких космических объектов.

Как астрофизик, я постоянно заглядываю "назад во времени", чтобы увидеть, как выглядели звезды, галактики и сверхмассивные черные дыры, когда их свет только начал свое путешествие к Земле, и я использую эту информацию, чтобы лучше понять их рост и эволюцию. Для меня и тысяч космических ученых космический телескоп Джеймса Уэбба - это окно в неизвестное прошлое Вселенной.

Насколько далеко назад JWST сможет заглянуть в космос и в прошлое? Около 13,5 миллиардов лет...

Телескоп не показывает звезды, галактики и экзопланеты такими, какие они есть сейчас. Вместо этого астрономы мельком видят, какими они были в прошлом. Свету требуется время, чтобы преодолеть пространство и достичь наших телескопов. По сути, это означает, что взгляд в космос - это еще и путешествие назад во времени.

Это справедливо даже для объектов, которые находятся довольно близко к нам. Свет, который вы видите от Солнца, покинул его примерно 8 минут 20 секунд назад. Именно столько времени требуется солнечному свету, чтобы долететь до Земли.


Вы можете легко посчитать это. Весь свет – будь то солнечный свет, фонарик или лампочка в вашем доме – распространяется со скоростью 186 000 миль (почти 300 000 километров) в секунду. Это чуть более 11 миллионов миль (около 18 миллионов километров) в минуту. Солнце находится на расстоянии около 93 миллионов миль (150 миллионов километров) от Земли. Получается примерно 8 минут 20 секунд.

Но чем дальше что-то находится, тем больше времени требуется свету, чтобы достичь нас. Вот почему свету, который мы видим от Проксимы Центавра, ближайшей к нам звезды, помимо нашего Солнца, 4 года; то есть он находится на расстоянии около 25 триллионов миль (приблизительно 40 триллионов километров) от Земли, так что свету требуется чуть более четырех лет, чтобы достичь нас. Или, как любят говорить ученые, четыре световых года.

Совсем недавно JWST наблюдал Эарендель, одну из самых далеких звезд, когда-либо обнаруженных. Свету Эарендела, который видит JWST, около 12,9 миллиардов лет.

Космический телескоп Джеймса Уэбба позволяет заглянуть гораздо дальше во времени, чем это было возможно ранее с помощью других телескопов, таких как космический телескоп Хаббл. Например, хотя Хаббл может видеть объекты в 60 000 раз тусклее, чем способен человеческий глаз, JWST может видеть объекты почти в девять раз тусклее, чем даже Хаббл.


Но можно ли заглянуть в "начало времен"?

Большой взрыв — это термин, используемый для определения начала нашей Вселенной, какой мы ее знаем. Ученые полагают, что это произошло около 13,8 миллиардов лет назад. Это наиболее широко принятая среди физиков теория, объясняющая историю нашей Вселенной.

Однако название немного вводит в заблуждение, поскольку предполагает, что Вселенная была создана каким-то взрывом, похожим на фейерверк. Большой взрыв - этот термин более точно отражает появление быстро расширяющегося пространства во всей Вселенной.

Окружающая среда сразу после Большого взрыва была похожа на космический туман, который покрыл Вселенную, затрудняя выход света за ее пределы. Со временем галактики, звезды и планеты начали расти.

Вот почему эту эпоху во Вселенной называют «космическими темными веками». Поскольку Вселенная продолжала расширяться, космический туман начал рассеиваться, и свет в конечном итоге смог свободно путешествовать в космосе.

Фактически, несколько спутников наблюдали свет, оставленный Большим взрывом, примерно через 380 000 лет после того, как он произошел. Эти телескопы были построены для обнаружения пятнистого(реликтового) оставшегося свечения от Большого взрыва, свет которого можно отслеживать в микроволновом диапазоне.

Однако даже через 380 000 лет после Большого взрыва звезд и галактик не было. Вселенная все еще была очень темным местом. Космические темные века закончились только через несколько сотен миллионов лет, когда начали формироваться первые звезды и галактики.


Космический телескоп Джеймса Уэбба был предназначен не для наблюдения за Большим взрывом, а для наблюдения за периодом, когда первые объекты во Вселенной начали формироваться и излучать свет.

До этого периода времени космическому телескопу Джеймса Уэбба будет мало света для наблюдения, учитывая условия ранней Вселенной и отсутствие галактик и звезд.

Чтобы заглянуть назад в период времени, близкий к Большому взрыву, нужно не просто иметь зеркало большего размера - астрономы уже сделали это с помощью других спутников, которые наблюдают микроволновое излучение, возникшее вскоре после Большого взрыва.

Итак, космический телескоп Джеймса Уэбба, наблюдающий за Вселенной через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, не является ограничением телескопа. Скорее, это и есть миссия телескопа. Это отражение того, где во Вселенной, как мы ожидаем, появится первый свет от звезд и галактик.

Изучая древние галактики, ученые надеются понять уникальные условия ранней Вселенной и понять процессы, которые помогли им процветать. Это включает в себя эволюцию сверхмассивных черных дыр, жизненный цикл звезд и то, из чего состоят экзопланеты – миры за пределами нашей Солнечной системы."Автор: Ади Фурд, доцент кафедры астрономии и астрофизики, Университет Мэриленда, округ Балтимор
Источник: "Смотри и думай..."