В декабре 2021 года, после десятилетий разработки, переносов и огромных финансовых затрат, в космос отправился преемник «Хаббла» — космический телескоп «Джеймс Уэбб» (James Webb Space Telescope, JWST). Оснащенный гигантским позолоченным зеркалом диаметром 6.5 метров и сверхчувствительными инфракрасными инструментами, телескоп занял свою рабочую позицию во второй точке Лагранжа (L2) в 1.5 миллионах километров от Земли.

Его главная цель казалась фантастической: заглянуть сквозь время на 13.5 миллиардов лет назад, чтобы увидеть самую первую эпоху формирования звезд и галактик после Большого взрыва.

И первые же снимки «Уэбба» не просто оправдали ожидания ученых — они повергли астрофизиков в приятный шок и поставили под сомнение некоторые устоявшиеся космологические модели.

Как «Уэбб» видит время?

Возникает резонный вопрос: как телескоп может заглянуть в прошлое? Ответ кроется в конечности скорости света.

Свет движется со скоростью около 300 000 километров в секунду. Когда мы смотрим на Луну, мы видим её такой, какой она была 1.3 секунды назад. Свет от Солнца идет до нас 8 минут, а от ближайшей звезды Проксимы Центавра — более 4 лет.

Соответственно, улавливая свет от объектов, находящихся на расстоянии миллиардов световых лет, мы видим их такими, какими они были миллиарды лет назад — в глубоком детстве нашей Вселенной.

Главная сложность: Поскольку Вселенная расширяется с ускорением, свет от самых первых звезд растягивается в пространстве. Этот эффект называется космологическим красным смещением. За миллиарды лет пути видимый свет ранней Вселенной превратился в инфракрасный. «Хаббл», работавший в основном в видимом диапазоне, не мог его уловить. «Джеймс Уэбб» создавался именно как инфракрасный телескоп, способный «видеть тепло» сквозь облака космической пыли.

Классический свет (Хаббл) ------ Расширение Вселенной ======> Инфракрасный свет (Джеймс Уэбб)

Главные открытия «Джеймса Уэбба»: Космическая головоломка

С момента начала полноценной работы летом 2022 года JWST совершил революцию в нескольких областях:

1. “Невозможно ранние” галактики

Телескоп обнаружил десятки галактик, существовавших уже через 300–400 миллионов лет после Большого взрыва (например, галактика GLASS-z12). Согласно стандартной космологической модели (ΛCDM), в то время Вселенная была еще слишком молода, и силы гравитации просто не успели бы собрать столько водорода в упорядоченные крупные структуры.

Но галактики на снимках «Уэбба» оказались на удивление яркими, массивными и зрелыми. Физикам пришлось экстренно пересматривать скорость эволюции ранней Вселенной. Возможно, темная материя сжималась быстрее, чем предполагалось, или первые звезды рождались с гораздо более высокой интенсивностью.

2. Секреты атмосфер экзопланет

«Уэбб» обладает уникальной способностью проводить транзитную спектроскопию — анализировать химический состав атмосфер планет, находящихся у других звезд, в момент, когда они проходят перед своим светилом.

Телескоп уже обнаружил:

  • Водяной пар, углекислый газ и метан в атмосферах газовых гигантов и каменистых миров.
  • Признаки сложных химических соединений в атмосфере знаменитой планетной системы TRAPPIST-1.
  • Диметилсульфид (молекула, которая на Земле производится исключительно живыми организмами) в атмосфере планеты-океана K2-18b (это открытие пока требует перепроверки, но оно будоражит умы ученых).

3. Рождение звезд крупным планом

Благодаря инфракрасному зрению «Уэбб» пробивает плотные коконы газа и пыли, в которых зарождаются звезды. Его снимки знаменитых «Столпов Творения» и туманности Карина позволили астрономам впервые увидеть протозвезды в динамике и детально смоделировать физику формирования планетных систем, подобных нашей.

Новая эра астрономии

«Джеймс Уэбб» показал нам, что ранняя Вселенная была гораздо более активной, богатой на события и сложной, чем мы думали. Каждое его наблюдение приближает нас к разгадке фундаментального вопроса: откуда мы пришли и как сформировались условия, сделавшие возможным появление жизни?

Телескоп продолжает исправно работать в экстремальных условиях космоса, и запас его топлива рассчитан более чем на 15-20 лет работы. А это значит, что впереди нас ждет еще множество потрясающих открытий, которые перепишут учебники по астрофизике.