Teleskop Webba dopiero się rozkręca

Baltimore – Jak dotąd był to dar niebios dla oczu:

Bezmiar czarnej przestrzeni roił się od tajemniczych plam odległego, niezgłębionego światła.

Widmowe obrazy Neptuna, Jowisza i innych sąsiadów, o których myśleliśmy, że ich znamy.

Mgławice i galaktyki można zobaczyć dzięki przenikliwym oczom podczerwieni Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba.

Teleskop, nazwany na cześć Jamesa Webba, administratora NASA podczas przygotowań do lądowania Apollo na Księżycu, jest wspólnym projektem NASA, Europejskiej Agencji Kosmicznej i Kanadyjskiej Agencji Kosmicznej.

Został wystrzelony w Boże Narodzenie rok temu – po dwóch burzliwych dekadach i 10 miliardach dolarów – z misją obserwacji wszechświata na długościach fal, których ludzkie oko nie widzi.

Z lustrem głównym o szerokości 6 m, Webb siedem razy więcej mocny Od swojego poprzednika, Teleskopu Kosmicznego Hubble’a.

W zależności od sposobu wykonania obliczeń może to kosztować NASA godzinę obserwacji za pomocą teleskopu 19 000 $ Albo więcej.

Ale ani NASA, ani astronomowie nie wydali tych wszystkich pieniędzy i kapitału politycznego tylko po to, żeby zrobić ładne zdjęcia, chociaż nikt nie narzeka.

„Pierwsze zdjęcia to dopiero początek”, mówi Nancy Levinson, tymczasowy dyrektor Space Telescope Science Institute, który kieruje zarówno Webbem, jak i Hubble’em.

„Potrzeba więcej, aby przekształcić to w prawdziwą naukę”.

świetlana przyszłość (podczerwień)

W ciągu trzech grudniowych dni około 200 astronomów wypełniło salę w instytucie, aby wysłuchać i omówić pierwsze wyniki teleskopu.

Według organizatorów około 300 astronomów śledziło zdjęcia online.

Wydarzenie było spóźnioną celebracją udanego startu i otwarcia Webba oraz zapowiedzią jego świetlanej przyszłości.

Astronomowie jeden po drugim wspięli się na podium, przemówili szybko, przestrzegając 12-minutowego limitu, i wypowiedzieli wszechświat odkrycia:

Galaktyki, które nawet we względnej młodości wytworzyły już masywne czarne dziury.

Badania atmosferyczne niektórych z siedmiu skalistych egzoplanet krążących wokół Trappist 1, czerwonego karła, na którym mogą znajdować się planety nadające się do zamieszkania.

(Dane sugerują, że co najmniej dwie egzoplanety nie mają masywnych atmosfer pierwotnego wodoru, które tłumiłyby życie, jakie znamy, ale mogą mieć rzadkie atmosfery gęstszych cząsteczek, takich jak woda lub dwutlenek węgla).

„Prowadzimy interesy” – stwierdził Bjorn Beneke z Uniwersytetu w Montrealu, przedstawiając dane z egzoplanety.

Megan Reiter z Rice University zabrała swoich kolegów na „głębokie nurkowanie” podczas badania kosmiczne zboczapochmurne siedlisko formowania się gwiazd w konstelacji Carina, która od wczesnych lat była ulubieńcem niebiańskich słodyczy.

Badacz śledzi, w jaki sposób strumienie nowych gwiazd, fale uderzeniowe i promieniowanie jonizujące płyną z pobliskich, masywniejszych gwiazd, które narodziły się we wrzeniu. Ciągle się przebudowują Kosmiczna geografia prowadzi do powstawania nowych gwiazd.

„To może być model tego, co stało się z naszym słońcem, kiedy się formowało” – mówi Reiter w wywiadzie.

Pomiędzy prezentacjami, w korytarzach i na marginesie prezentacji, doświadczeni astronomowie, którzy byli obecni w 1989 roku, kiedy po raz pierwszy rozważano pomysł na teleskop Webba, gratulują sobie nawzajem i dzielą się anegdotami na temat ewolucji teleskopu.

Wstrzymali oddech, gdy młodzi ludzie pokazali dane, które przewyższyły ich osiągnięcia z Hubble’a.

Jane Rigby, naukowiec zajmujący się projektem operacyjnym teleskopu, przypomniała sobie swój emocjonalny zamęt rok temu, gdy teleskop w końcu zbliżał się do wystrzelenia.

Urządzenie jest przeznaczone do rozmieszczenia w kosmosie – złożony proces z 344 „potencjalnymi punktami awarii” – i tylko Rigby może je policzyć w kółko.

„Byłem w zaprzeczeniu”, powiedział w Baltimore.

Ale uruchomienie i wdrożenie poszło gładko.

Teraz powiedział: „Żyję snem”.

Garth Illingworth, astronom z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz, który w 1989 roku przewodniczył kluczowemu spotkaniu w Instytut Nauki Teleskopu Kosmicznego który ostatecznie dał początek Webbowi, powiedział po prostu:

„Mam halucynacje”.

Na przyjęciu po pierwszym dniu spotkania John Mather z Centrum Lotów Kosmicznych Goddard NASA i główny naukowiec Projektu Webb od samego początku wzniósł kieliszek za 20 000 ludzi, którzy zbudowali teleskop, 600 astronomów, którzy go przetestowali. w kosmosie i nowe pokolenie naukowców, którzy będą z niego korzystać.

„Niektórzy z was nawet się nie urodzili, kiedy zaczęliśmy to planować” – powiedział.

„Chodź!” Maszyna Waybacka

Jak dotąd teleskop, wypełniony kamerami, spektrometrami i innymi instrumentami, przekroczył oczekiwania. (Jego moc analityczna jest dwukrotnie większa niż reklamowano).

Rigby donosi, że bezbłędne wystrzelenie teleskopu zapewniło mu wystarczającą ilość paliwa do manewrowania, aby mógł iść dalej. 26 lat lub więcej.

„To liczby szczęścia” — mówi, gdy ona i jej współpracownicy przeglądają statystyki wydajności swoich instrumentów muzycznych.

Rigby zauważył, że instrumenty teleskopu wciąż są kalibrowane, więc liczby mogą ulec zmianie.

Być może największa jak dotąd niespodzianka teleskopu dotyczy wydarzeń z pierwszych tysiącleci wszechświata.

Wydaje się, że galaktyki powstawały, rodziły się i karmiły gwiazdami Szybciej Jest szacowany na podstawie sprawdzonych modeli kosmologicznych.

„Jak galaktyki mogą się tak szybko starzeć?”, pyta Adam Riess, laureat Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki i kosmolog z Johns Hopkins University.

Eksploracja tej prowincji — „kosmicznej wiosny”, jak ją nazwał jeden z astronomów — jest celem wielu międzynarodowych kolaboracji z akronimami, takimi jak JADES (Advanced Deep Extragalactic Survey), CEERS (Cosmic Evolution of Early Launch Science), GLASS (Grism Lens- Amplified Survey of space) i PEARLS (Pierwotne regiony pozagalaktyczne dla nauk o rejonizacji i soczewkowaniu).

Wizja w podczerwieni Webba jest niezbędna do tych wysiłków.

W miarę rozszerzania się wszechświata galaktyki i ciała niebieskie oddalają się od Ziemi tak szybko, że ich światło rozszerza się i przemieszcza. Niewidzialne fale podczerwone.

Po pewnym punkcie najodleglejsze galaktyki oddalają się tak szybko, a ich światło jest tak rozciągnięte na długości fali, że stają się niewidoczne nawet dla teleskopu Hubble’a.

Teleskop Webba ma na celu odsłonięcie i zbadanie tych regionów, które reprezentują wszechświat mający zaledwie miliard lat, kiedy pierwsze galaktyki zaczęły rozkwitać gwiazdami.

„Potrzeba czasu, aby materia ostygła i stała się wystarczająco gęsta, aby zapalić gwiazdy” – mówi Emma Curtis-Lake z University of Hertfordshire i członkini zespołu JADES.

Dodał, że tempo formowania się gwiazd osiągnęło szczyt, gdy Wszechświat miał 4 miliardy lat i od tego czasu zwalnia.

Wszechświat ma obecnie 13,8 miliarda lat.

Kosmiczne odległości są mierzone za pomocą parametru zwanego przesunięciem ku czerwieni, który wskazuje, jak bardzo rozciągnięte jest światło z odległego obiektu.

Zaledwie kilka miesięcy temu przesunięcie ku czerwieni wynoszące 8, co odpowiada czasowi, w którym Wszechświat miał około 646 milionów lat, uznano za wysokie przesunięcie ku czerwieni.

Dzięki Curtis Lake i jej współpracownikom standardowe przesunięcie ku czerwieni wynosi teraz 13,2, co odpowiada wiekowi Wszechświata zaledwie 325 milionów lat.

Curtis-Lake i jego zespół skierowali teleskop na region nieba zwany Goddess South, szukając galaktyk, które przeoczył Hubble.

Rzeczywiście, było ich czterech, owiniętych mgłą Ciepła Tworzenia.

Kolejne pomiary potwierdziły, że rzeczywiście była daleko w tyle w czasie.

„Nie chcieliśmy publicznie mówić, że w to wierzymy” — mówi Brant Robertson, członek JADES Fellow na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Cruz.

Rekord nie utrzyma się długo.

Współpraca CEERS zgłosiła kandydującą galaktykę, która może mieć przesunięcie ku czerwieni równe 16, ponieważ wszechświat miał zaledwie 250 milionów lat.

Eksperci zastanawiają się, czy te silnie przesunięte ku czerwieni galaktyki ujawniają coś fundamentalnego i pomijanego w obecnych teoriach wczesnego Wszechświata.

Być może jakieś pole lub efekt stymulował wówczas grawitację i przyspieszał wzrost galaktyk i czarnych dziur.

A może rozbieżności odzwierciedlają jedynie naukowy sceptycyzm co do zawiłych szczegółów –Fizyka żołądkaAby uformować gwiazdy.

W ciągu ostatnich 20 lat astronomowie udoskonalili potężny „Model Standardowy” wszechświata złożonego z ciemnej energii, ciemnej materii i odłamków materii atomowej.

Curtis Lake powiedział w wywiadzie, że jest za wcześnie, aby przełamać ten paradygmat.

Webb może czekać trzy dekady obserwacji.

„Jesteśmy na wczesnym etapie” – powiedział.

W przemówieniu końcowym Mather wygładził historię teleskopu i pochwalił Barbarę Mikulski, byłą senator z Maryland, która poparła projekt w 2011 roku, kiedy groziło mu anulowanie.

Zrodziło to również pomysł na kolejny duży projekt NASA: 12-metrowy teleskop kosmiczny o nazwie Habitable Worlds Observatory, który szuka i bada planety.

Powiedział: „Wszystko, co zrobiliśmy, było tego warte”.

„Proszę bardzo: to jest przyjęcie okolicznościowe, po raz pierwszy patrzymy na to, co tu jest. To nie jest ostatnia rzecz, którą zamierzamy zrobić”.

2022 The New York Times Company

Zobacz też