Фото с телескопа «Джеймс Уэбб» сравнили со снимками с «Хаббла» — прогресс налицо

Вчера космический телескоп «Джеймс Уэбб» принял научную эстафету от орбитального телескопа «Хаббл». Оба инструмента стали прорывом для своего времени. Но теперь у науки есть новый и более совершенный инструмент, чтобы заглянуть глубже во Вселенную. О превосходстве нового телескопа ярко говорят его первые снимки.

Снимок участка Туманности Киля с «Джеймса Уэбба». Источник изображений: NASA, ESA, CSA и STScI

Самой первой публично предъявленной научной фотографией с телескопа «Джеймс Уэбб» стал снимок массивного звёздного скопления SMACS 0723 (см. ниже). На первый взгляд этот снимок ничем не примечательный. Однако именно он раскрывает весь потенциал «Уэбба». В одном изображении телескоп показал картинку так называемого «глубокого поля» — изображение небольшого участка неба с очень и очень длинной выдержкой, что позволяет заглянуть глубоко в раннюю Вселенную; а также продемонстрировал эффект гравитационного линзирования, когда сверхмассивное звёздное скопление создало такое искажение времени-пространства, которое как сквозь увеличительное стекло приблизило к нам далёкие-далёкие галактики из глубин молодой Вселенной.

Скопление галактик SMACS 0723, снимок с «Джеймса Уэбба». Источник изображения: NASA, ESA, CSA и STScI

Для сравнения, телескоп «Хаббл» создавал своё первое изображение глубокого поля из 342 снимков в течение 10 дней с общей экспозицией 100 часов. Длительная выдержка позволила проявить на снимке 3000 галактик. Снимок был опубликован в 1996 году. Более длительная выдержка — сбор информации об и том же участке неба в течение большего числа дней — позволили улучшить детализацию области до 5500 галактик в процессе экспозиции в течение 23 дней (2 млн секунд). Телескопу «Джеймс Уэбб» на получения близкого по детализации снимка такой же области потребовалось всего 12,5 часов. Если увеличить экспозицию до дней и недель, «Уэбб» может заглянуть во времена, когда звёзды только-только начинали зарождаться в нашей Вселенной. Но это всё впереди.

Первое изображение глубокого поля от «Хаббла». Robert Williams and the Hubble Deep Field Team (STScI) и NASA/ESA

Следует отметить, что телескоп «Хаббл» работает в видимом диапазоне, а «Джеймс Уэбб» — в инфракрасном (ближнем и среднем). На снимках это будет отражаться в том, что «Уэбб» способен показать звёзды там, где «Хаббл» их не видит — за скоплениями пыли и газа. Также «Уэбб» легче обнаруживает чёрные дыры благодаря сильнейшему инфракрасному свечению в области падения вещества на диски чёрных дыр. Из разницы в наблюдаемых диапазонах также следует, что в дальнейшем оба телескопа будут дополнять наблюдения друг друга. Точнее, одновременно использоваться для ряда научных работ.

Снимок участка Туманности Киля с «Джеймса Уэбба». Источник изображений: NASA, ESA, CSA и STScI

Лучшая детализация «Уэбба» наглядно представлена на другом изображении — на участке эмиссионной туманности Киля (Carina Nebula), расположенной от нас на расстоянии 7200 световых лет. «Джеймс Уэбб» показывает звёзды, которые за пылью и газом не видны «Хабблу». Но кроме этого, снимок с «Уэбба» намного резче и даёт так много деталей, что это даже вызвало некоторую растерянность докладчика от NASA, который не смог быстро начать объяснять этот снимок.

Снимок участка Туманности Киля с «Хаббла». Источник изображения: NASA, ESA и The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Также лучшая детализация «Уэббом» хорошо видна на изображении тесной группы из пяти галактик под названием «Квинтет Стефана». Снимок объекта был сделан «Хабблом» в 2009 году после последней модернизации его камеры, благо орбитальный телескоп могли посещать бригады астронавтов, что для «Уэбба» будет невозможным. На изображении с «Уэбба» группа «Квинтет Стефана» получена склейкой из 1000 отдельных снимков. На сегодня это самое крупное изображение, полученное с нового телескопа.

Группа галактик Квинтет Стефана. Телескоп «Джеймс Уэбб». Источник изображений: NASA, ESA, CSA и STScI

Итоговая картинка склеена из изображений с камер ближнего и среднего инфракрасного диапазонов. Кстати, отдельное изучение подобных объектов в ближнем и среднем инфракрасном диапазоне позволяет выявить детали, которые теряются на итоговой картинке.

Квинтет Стефана в среднем инфракрасном диапазоне. Телескоп «Джеймс Уэбб». Источник изображения: NASA, ESA, CSA, STScI

Например, при съёмке только в среднем инфракрасном диапазоне (фото выше) можно разглядеть ударные волны от взаимодействия четырёх близкорасположенных галактик, чего не видно при съёмке с «Хаббла» и с камеры «Уэбба» в ближнем инфракрасном диапазоне.

Снимок группы с «Хаббла». Источник изображения: NASA, ESA, and the Hubble SM4 ERO

Кстати, яркая «звезда» в центре галактики в верхнем правом углу это вовсе не звезда. Это ярчайшая инфракрасная засветка от массивной чёрной дыры в центре этой галактики. Аккреция вещества чёрной дырой сопровождается выбросом энергии, которую отмечает «Уэбб».

Туманность «Южное кольцо». Телескоп «Джеймс Уэбб». Источник изображений: NASA, ESA, CSA и STScI

Сравнение снимков туманности «Южное Кольцо» также даёт представление о лучшей резкости снимков «Уэбба». Более того, способность делать снимки как в ближнем, так и в среднем инфракрасном диапазоне позволяет лучше понять структуру объектов. Туманность «Южное Кольцо» — это сброшенная умирающей звездой оболочка. Тусклая точка в её центре — это белый карлик, а ранее звезда, подобная нашему Солнцу. На изображении видна расширяющаяся ударная волна от сброшенной оболочки. В своё время наше Солнце будет вести себя так же.

Снимок «Хаббла» Туманности Южное Кольцо. Источник изображения: STScI/AURA/NASA/ESA

Научная вахта телескопа «Джеймс Уэбб» началась. Запасов топлива на борту должно хватить примерно на 20 лет работы. Водопад научных открытий не за горами.