«Джеймс Уэбб» сфотографировал область рождения самых крупных звезд

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» сделал с беспрецедентной детализацией снимки области звездообразования NGC 604, которая находится в галактике Треугольник на расстоянии 2,73 миллиона световых лет от нас. Регион исследовался в ближнем и среднем инфракрасном диапазоне с помощью инструментом NIRCam и MIRI. В газопылевой оболочке NGC 604 скрыты более 200 самых горячих и массивных звезд. К таким звездам относятся светила В- и О-типа. Последние могут быть массивнее Солнца в сто раз. Такую концентрацию крупных звезд в относительно близкой к нам части Вселенной можно встретить довольно редко. В Млечном Пути подобных областей нет. «Джеймс Уэбб» позволил рассмотреть детали взаимодействия крупных звезд и создаваемых ими ветров с окружающим пространством. Они формируют характерные пузыри, струи и пещероподобные структуры.

Возраст NGC 604 оценивается в 3,5 миллиона лет. Само облако простирается на 1300 световых лет в поперечнике.

«Джеймс Уэбб» обнаружил необычный «хвост» в протопланетном диске молодой звезды

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» позволил ученым с беспрецедентной детализацией рассмотреть протопланетный диск звезды Бета Живописца (Beta Pictoris). Эта звезда расположена в 63 световых годах от нас. Она в два раза больше Солнца и имеет в восемь раз большую светимость. В окрестностях Beta Pictoris был обнаружен первый пылевой диск, состоящий из обломков, образовавшихся после столкновения астероидов и планетезималей в ходе формирования системы. Ранее с помощью «Хаббла» астрономы обнаружили признаки второго такого диска. Теперь же выявлены новые детали благодаря инструментам ближнего (NIRCam) и среднего (MIRI) инфракрасного диапазона на борту «Джеймса Уэбба». В системе обнаружено ответвление от диска, причем оно отходит от вторичного диска, и авторы исследования сравнивают эту ветку с кошачьим хвостом. Это ответвление ранее не удавалось рассмотреть, потому что ярче всего оно заметно в среднем инфракрасном диапазоне, который хорошо поддается для обзора «Уэббу». Также обсерватория помогла определить, что у двух дисков системы Beta Pictoris разная температура, что указывает на различия в составе. Материал вторичного диска и «кошачьего хвоста» горячее основного диска. Вероятно, фрагменты, которые их составляют, темнее, чем компоненты основного диска. Они могут быть составлены из материала, подобного тому, что можно увидеть на астероидах и кометах в Солнечной системе.

Чтобы понять, что привело к образованию необычного изгиба в диске, авторы исследования прибегли к компьютерному моделированию. Подобрать подходящий сценарий оказалось непросто. Основная версия предполагает, что около ста лет назад в диске Beta Pictoris произошло мощное столкновение, в результате которого произошел выброс пыли и обломков, а сейчас они начинают рассеиваться. Звездный ветер выдувает мельчайшие частицы, тогда как более крупные меньше подвержены его влиянию, и это создает смещение в образовавшейся ветке. Удалось даже примерно оценить массу выброшенного материала. Она эквивалентна массе среднего астероида в Главном поясе Солнечной системы, но растянут материал на 16 млрд км.

Гипотеза ударного возникновения «кошачьего хвоста» согласуется с тем, что в 2014 году с помощью телескопа ALMA в диске Beta Pictoris была обнаружена асимметрия, в частности, выявлен сгусток монооксида углерода как раз в области ответвления. Возможно, его выброс был связан с тем же ударным событием, что и «кошачий хвост».

«Джеймс Уэбб» уличил протозвезду в двойственности

Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» получил подробное изображение объекта Хербига — Аро HH 797 при помощи камеры ближнего инфракрасного диапазона NIRCam. Объект представляет собой протозвезду, порождающую узкие биполярные джеты, сталкивающиеся с окружающими облаками газа и пыли, и находится недалеко от молодого рассеянного звездного скопления IC 348 в комплексе темных облаков Персея. Вверху него видны еще две протозвезды, подсвечивающие облака газа. На новом изображении стало заметно, что то, что раньше считалось одним оттоком от звезды, на самом деле содержит два параллельных оттока внутри себя. Это позволяет объяснить ранее обнаруженный градиент скорости на западном и восточном краях джета, так как два потока должны порождаться не одной протозвездой, а системой двух протозвезд, расположенных в темной области, где берут начало джеты.

«Джеймс Уэбб» рассмотрел Крабовидную туманность

Космический телескоп НАСА "Джеймс Уэбб" наблюдал Крабовидную туманность. Это остаток сверхновой, расположенный на расстоянии 6500 световых лет от нас в созвездии Тельца. Используя приборы NIRCam и MIRI "Уэбба", команда под руководством Теа Темим из Принстонского университета ищет ответы на вопросы о происхождении Крабовидной туманности. На первый взгляд, общая форма остатка сверхновой похожа на изображение, опубликованное в 2005 году космическим телескопом НАСА "Хаббл": при инфракрасном наблюдении "Уэбба" четкая, похожая на клетку структура из пушистых газовых нитей показана красно-оранжевым цветом. Однако в центральных регионах "Уэбб" впервые нанес на карту выброс пылевых частиц. "Уэбб" также выделяет синхротронное излучение: излучение, производимое заряженными частицами, такими как электроны, движущимися вокруг силовых линий магнитного поля с релятивистскими скоростями. Излучение проявляется здесь в виде молочно-дымчатого вещества, распространяющегося по большей части внутренней части Крабовидной туманности. Эта особенность является результатом присутствия пульсара в туманности. Сильное магнитное поле пульсара разгоняет частицы до чрезвычайно высоких скоростей и заставляет их испускать излучение, когда они вращаются вокруг силовых линий магнитного поля.

Чтобы определить местонахождение пульсара Крабовидной туманности, проследите за струйками, образующими круговую рябь посередине, до яркой белой точки в центре. Удаляясь от ядра, следуйте за тонкими белыми лентами излучения. Извилистые пучки, тесно сгруппированные вместе, очерчивают структуру магнитного поля пульсара, которое формирует туманность.

В центре слева и справа белое вещество резко изгибается внутрь от краев нитевидного пылевого каркаса и направляется к расположению нейтронной звезды. Это резкое сужение может быть вызвано ограничением расширения ветра сверхновой поясом плотного газа.

Поиск ответов о прошлом Крабовидной туманности продолжается по мере того, как астрономы продолжают анализировать данные "Уэбба" и сверяются с предыдущими наблюдениями остатка, сделанными другими телескопами. Ученые получат новые данные "Хаббла" для изучения в течение следующего года. Это позволит астрономам более точно сравнить результаты "Уэбба" и "Хаббла".

Обнаружена первая двойная система, состоящая из двух коричневых карликов класса Y

Используя камеру ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam) на борту космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), международная группа астрономов обнаружила первую известную двойную систему, состоящую из двух коричневых карликов класса Y. Об этом открытии сообщалось в исследовательской статье, опубликованной 29 марта в репозитории предварительной печати arXiv. Коричневые карлики — это субзвездные объекты, по физическим характеристикам промежуточные между планетами и звёздами с массами ниже предела сжигания водорода (около 80 масс Юпитера). Y – класс коричневых карликов с эффективными температурами ниже 500 К. Это самые холодные и наименее светящиеся субзвездные объекты, обнаруженные на сегодняшний день. WISE J033605.05-014350.4 (или сокращенно W0336) – близлежащий коричневый карлик спектрального класса Y0, обнаруженный в 2012 году с помощью инфракрасного телескопа WISE. Объект расположен примерно в 32,7 световых годах от нас в созвездии Эридан и имеет эффективную температуру около 460 K. Новые наблюдения, проведенные группой астрономов во главе с Пером Калиссендорфом из Мичиганского университета, показали наличие компаньона у W0336. Второй коричневый карлик был замечен в сентябре 2022 года в рамках программы JWST Cycle 1 GO. Исследователи обнаружили слабый спутник W0336 на расстоянии примерно 0,97 а.е. от него. Объект имеет массу от 5 до 11,5 масс Юпитера, а его эффективная температура оценивается в 325 K. Таким образом, спутник был классифицирован как коричневый карлик класса Y.

По оценкам, первичный коричневый карлик в 8,5-18 раз массивнее Юпитера, а его эффективная температура равна приблизительно 415 K. Орбитальный период системы составляет 7 лет, а ее возраст оценивается в 1–3 миллиарда лет. Однако эволюционные модели предполагают, что двойная система W0336 может быть даже старше 5 миллиардов лет.

Исследователи отметили, что W0336 представляет собой тесно связанную систему с относительно низким соотношением масс (около 0,61). Авторы статьи предлагают провести последующие спектроскопические и фотометрические наблюдения W0336 в широком диапазоне длин волн, чтобы пролить больше света на свойства обоих Y-карликов.

Космический телескоп Джеймса Уэбба запечатлел туманность Тарантул

Тысячи новых молодых звезд были замечены в туманности 30 Золотой Рыбы, которую наблюдает космический телескоп Джеймса Уэбба. 30 Золотой Рыбы, также известная как туманность Тарантул, является любимым объектом для наблюдения у астрономов, изучающих звездообразование. Туманность Тарантул находится всего в 161000 световых лет от нас в галактике Большое Магелланово Облако. Эта туманность - крупнейшая и ярчайшая область звездообразования в местной группе галактик, ближайших к нашему Млечному Пути. Астрономы сфокусировали три инфракрасных прибора «Джеймса Уэбба» на туманности. В объективе NIRCam туманность похожа на логово паука, окутанное шелком. С помощью инструмента NIRSpec ученым удалось запечатлеть молодую звезду, которая только начала выбираться из своего кокона, и пока все еще поддерживает вокруг себя облако пыли. Область приобретает совершенно другой внешний вид, когда рассматривается в среднем инфракрасном диапазоне инструментом MIRI. Горячие звезды тускнеют, а холодный газ и пыль светятся. Внутри звёздных облаков можно разглядеть протозвезды, которые всё ещё набирают массу. Одна из причин, почему эта туманность интересна астрономам, заключается в том, что Тарантул имеет такой же химический состав, какой был у гигантских областей звездообразования, наблюдаемых во Вселенной в «космический полдень».

 «Космический полдень» - это период, когда Вселенной было всего несколько миллиардов лет, и звездообразование находилось на своем пике. Звёздообразующие области галактики Млечный Путь не производят звёзды с той же скоростью, что и туманность Тарантул, и имеют другой химический состав. «Уэбб» предоставит астрономам возможность сопоставить наблюдения за образованием звёзд в туманности Тарантул с глубокими наблюдениями далёких галактик из реальной эры «космического полудня».

Телескоп «Джеймс Уэбб» прислал селфи и первое фото — звезды HD 84406 из Большой Медведицы

Передовая инфракрасная обсерватория «Джеймс Уэбб» прислала свои первые снимки, сделанные после выхода на целевую орбиту вокруг второй точки Лагранжа (L2) 24 января 2022 года. В начале февраля на расстоянии почти 1,5 млн километров от Земли космический телескоп начал калибровку зеркал и включение ряда инструментов. Первым объектом, на котором «потренировался» «Джеймс Уэбб», стала солнцеподобная звезда HD 84406, находящаяся на расстоянии около 260 световых лет от нас в созвездии Большой Медведицы. Космическая обсерватория сделал серию фотографий HD 84406, а точнее исходящего от нее света. Перед командой «Джеймса Уэбба» стояла двоякая задача: подтвердить, что NIRCam (камера ближнего инфракрасного диапазона) готова собирать свет от небесных объектов, а затем идентифицировать звездный свет от одной и той же звезды в каждом из 18 сегментов главного зеркала. Результатом стала мозаика изображений из 18 точек света, отраженных от неоткалиброванных сегментов главного зеркала телескопа, отразивших свет от одной и той же звезды обратно на вторичное зеркало «Джеймса Уэбба» и в детекторы NIRCam.

«То, что выглядит как простое изображение размытого звездного света, теперь станет основой для выравнивания и фокусировки телескопа, чтобы этим летом «Джеймс Уэбб» смог показать беспрецедентные виды Вселенной. В течение следующего месяца или около того команда будет постепенно корректировать зеркальные сегменты, пока 18 изображений не станут одной звездой», — сказано в публикации Европейского космического агентства (ESA).

Также на Земле получено первое селфи. Снимок создан с использованием специальной линзы внутри прибора NIRCam, который разработан для получения изображений сегментов главного зеркала, а не космоса.

Селфи «Джеймса Уэбба» в главном зеркале. Фото: NASA

«Во время процесса захвата изображения, который начался 2 февраля, «Уэбб» был перенаправлен на 156 различных позиций вокруг спрогнозированного местоположения звезды и сгенерировал 1560 изображений с использованием 10 детекторов NIRCam, что составило 54 ГБ необработанных данных. Весь процесс длился почти 25 часов, но примечательно, что обсерватория смогла определить местонахождение целевой звезды в каждом из своих зеркальных сегментов в течение первых 6 часов и 16 экспозиций. Затем эти изображения соединили, чтобы создать единую большую мозаику, которая фиксирует сигнатуру каждого сегмента главного зеркала в одном кадре. Изображения, показанные здесь, являются лишь центральной частью этой большой мозаики, огромного изображения на 2 миллиарда пикселей», — отметили в NASA.

NIRCam — это датчик волнового фронта обсерватории и ключевой формирователь изображений. Он специально выбран для использования на начальных этапах настройки «Джеймса Уэбба», потому что имеет широкое поле зрения и уникальную способность безопасно работать при более высоких температурах, чем другие инструменты. Он содержит специальные компоненты, разработанные для помощи в этом процессе. Но в ходе юстировки NIRCam работал при температуре выше оптимальной, поэтому при захвате инженерных изображений можно увидеть визуальные артефакты.

Ожидается, что первые научные изображения инфракрасная обсерватория начнет отправлять на Землю уже летом. В ближайшие месяцы команде «Джеймса Уэбба» предстоит многое сделать, чтобы подготовить его к полноценным научным операциям с использованием всех четырех инструментов: NIRCam (камеры ближнего инфракрасного диапазона), спектрографа ближнего ИК-диапазона (NIRSpec), инструмента для работы в среднем ИК-диапазоне (MIRI), датчика точного наведения и формирователя изображений ближнего инфракрасного диапазона, бесщелевого спектрографа (FGS/NIRISS).

«Джеймс Уэбб» поймал первые фотоны звёздного неба в ходе настройки оптики телескопа

Как сообщает НАСА, команда телескопа «Джеймса Уэбба» в ходе юстировки оптики телескопа смогла уловить первые фотоны звёздного неба. Они были зафиксированы прибором Near Infrared Camera (NIRCam) — камера ближнего ИК-диапазона. Как отмечает агентство, этот шаг знаменует собой первый из многих шагов по получению изображений и использованию их для медленной точной настройки телескопа. Первые результаты соответствуют ожиданиям инженеров, всё идёт по плану. Юстировкой оборудования и выравниванием телескопа занимаются специалисты из Ball Aerospace, Института исследований космоса с помощью космического телескопа и Центра космических полётов Годдарда. Процесс настроки будет проходить три месяца. Он разделён на семь этапов, по прохождению которых оптика телескопа будет готова к эксплуатации. Сделанные в этот период изображения не будут «красивыми» в широком понимании этого слова. Они необходимы исключительно для подготовки телескопа к работе. Первые «красивые» изображения представят общественности в июне 2022 года. 27 января 2022 года НАСА назвало первую цель «Джеймса Уэбба» — звезда HD 84406, находящаяся на расстоянии около 260 световых лет от Земли в созвездии Большая Медведица. Именно на этом объекте телескоп сейчас «учится» собирать информацию об объектах звёздного неба. Видимая звёздная величина звезды составляет около 6,9m. Её нельзя увидеть с Земли невооружённым глазом, при этом звезда слишком яркая, чтобы вести наблюдения при помощи «Уэбба». Как только телескоп заработает в полную силу, НАСА переключится на другие объекты.

В первую очередь «Уэбб» сделает серию расфокусированных изображений HD 84406. По этим снимкам будут настраивать положение каждого из 18 зеркал телескопа и отрабатывать юстировку оптики. Команде инженеров предстоит выровнять оптику телескопа с точностью до доли длины волны света – примерно 50 нанометров, как указало НАСА. Список семи этапов следующий:


идентификация сегмента изображения;

выравнивание сегмента;

наложение изображений;

грубая фазировка;

точная фазировка;

выравнивание телескопа по полям зрения инструмента;

заключительная корректировка оборудования.

На текущий момент зеркала телескопа повёрнуты немного в разные стороны и при съёмке одного и того же объекта они выдают снимки с разным расположением HD 84406. Ниже представлен смоделированный пример первоначального расположения звезды на снимках, сделанных на телескоп, и положение звезды после первичной корректировки и выравнивания расположения сегментов. Выравнивание сегментов начнётся с расфокусировки сегментных изображений путём смещения вторичного зеркала. При помощи математического анализа, применяемого к расфокусированным изображениям, специалисты определят точные ошибки позиционирования сегментов. По итогам двух этапов, грубо говоря, получится 18 отдельных телескопов, которые нужно будет свести вместе, чтобы они работали как один.

После этого следующий этап настройки будет заключаться в укладке 18 изображений в одно, как показано на модели ниже. Укладка будет проходить последовательно в три группы — A-сегменты, B-сегменты и C-сегменты. Этот процесс подготовит телескоп к грубой фазировке. Она будет проводиться трижды, и между грубыми фазировками специалисты будут проводить тонкую фазировку. После настройки тонкая фазировка будет проходить регулярно в течение всего срока службы телескопа. Как указывает НАСА, эти операции измеряют и исправляют оставшиеся ошибки выравнивания, используя тот же метод расфокусировки, что и при выравнивании сегментов. Однако вместо использования вторичного зеркала специалисты задействуют специальные оптические элементы внутри научного прибора, обеспечивающие различную степень расфокусировки для каждого изображения.

По окончанию тонкой фазировки прибор будет настроен под NIRCam. После инженеры начнут проводить измерения для настройки остальных приборов. По полученным данным алгоритм укажет на ошибки и вычислит окончательные поправки, необходимые для получения хорошо выровненного телескопа по всем научным приборам.

После этого останется устранить любые небольшие остаточные ошибки позиционирования в сегментах основного зеркала при помощи тонкой фазировки. Специалисты проведут заключительную проверку качества изображения на каждом из научных приборов. Как отмечает НАСА, в ходе настройки может потребоваться повторять предыдущие этапы. Примерно через три месяца после настройки телескопа НАСА будет готово приступить к вводу интрументов телескопа в эксплуатацию.

Телескоп «Джеймс Уэбб» включил все научные инструменты

Теперь исследователи запустят процесс выравнивания 18 сегментов главного зеркала аппарата. Космический телескоп «Джеймс Уэбб», который в конце января достиг своей рабочей орбиты, успешно развернул свои научные инструменты. В частности, основную камеру, камеру ближнего инфракрасного диапазона или NIRCam, сообщает Scitech daily. Включение научных инструментов – один из шагов на длительном пути начала полноценной работы аппарата. После того, как все инструменты пройдут проверку, ученые отключат нагреватели телескопа, что позволит начать процесс их охлаждения. Нагреватели сохраняли оптику в тепле, чтобы обезопасить ее от конденсации воды и льда. Теперь же нагреватели необходимо отключить, чтобы инструменты остыли до температуры, которая позволит инфракрасным детекторам улавливать далекие объекты.

Первой целью «Джеймса Уэбба» станет звезда в Большой медведице — по её фото будут настраивать телескоп

Инженеры Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) США успешно активировали четыре научных прибора, которыми оснащён космический телескоп «Джеймс Уэбб» (James Webb Space Telescope). В дальнейшем начнётся этап фокусировки основного зеркала, на первой стадии которого телескоп устремит свой взор к звезде HD 84406, расположенной в созвездии Большой медведицы. Согласно имеющимся данным, полученные в результате наблюдений за звездой HD 84406 изображения не будут использоваться в научных целях. Однако они помогут инженерам провести выравнивание 18 сегментов 6,5-метрового зеркала телескопа. Снимки будут сделаны с помощью камеры ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam), которая сначала должна охладиться до рабочей температуры в -153 °С. «В начале у нас будет 18 отдельных размытых изображений. В конце мы получим одно чёткое изображение», — прокомментировал данный вопрос член исследовательской команды JWST Марк МакКогрин (Mark McCaughrean).

NIRCam camera (JWST)

NIRcam будет наблюдать за звездой HD 84406, в то время как инженеры NASA продолжат фокусировку зеркала, выравнивая его сегменты с шагом перемещения в нанометр. В конечном итоге должна получиться идеально ровная поверхность, но добиться этого удастся не ранее конца апреля. Только после этого начнётся отладка научных инструментов телескопа, в том числе фокусировка на объектах дальней части Вселенной. Ожидается, что первые полноценные изображения с телескопа будут опубликованы в июне-июле 2022 года. 

Отмечается, что ни один из трёх других инструментов не может взять на себя работу по настройке зеркала JWST. Это означает, что успех миссии во многом зависит от того, как будет работать NIRCam. «Если NIRCam выйдет из строя, мы не сможем настроить зеркало. Вот почему это, по сути, две камеры в одной. Есть полное резервирование. Если одна из них выйдет из строя, у нас останется другая», — сообщил Марк МакКоргин.

Что касается других научных инструментов JWST, то за время путешествия телескопа инженеры NASA уже проводили частичное включение инструмента среднего инфракрасного диапазона (MIRI). В конструкции также имеются спектрограф ближнего инфракрасного диапазона (NIRSPec) и инструмент FGS-NIRiss, представляющий собой датчик точного наведения с камерой и бесщелевым спектрографом.

К настоящему моменту уже была отключена система обогрева, которая использовалась во время полёта аппарат к месту назначения в точке Лагранжа L₂ системы Солнце-Земля примерно в 1,5 млн км. от нашей планеты. Несколько недель потребуется на то, чтобы все инструменты достигли рабочей температуры: для MIRI это всего на 5,5 °С выше температуры абсолютного нуля (-273 °С), при которой движение атомов останавливается. Спектрографы могут функционировать при более высоких температурах в районе -236 °С. После достижения рабочих температур инструменты NIRCam и MIRI начнут создавать потрясающие изображения звёзд и галактик, а спектрографы предоставят подробную информацию о химическом составе этих далёких объектов.