ОСТАННІЙ ПОДКАСТ
Підписуйся на найнауковішу розсилку!
І отримуй щотижневі новини науки і технологій

    Ми під'їдаємо крихти cookies за вами. Навіщо це нам?

    Читати

    Пардон за відволікалочку. Допоможи Куншт бути незалежним!

    Пардон за відволікалочку. Допоможи Куншт бути незалежним!

    Повідомлення успішно надіслано

    Для пошуку
    введіть назву запису
    Космос — 15.07.22
    ТЕКСТ: Діана Сяркі
    Ілюстрації: Каталіна Маєвська
    Ми любимо тексти без помилок. Якщо ви все ж таки щось знайшли, виділіть фрагмент і натисніть
    Ctrl+Enter.
    Задивляюсь у зіниці космосу, або На що здатен телескоп Джеймса Вебба

    Від появи ідеї створення інфрачервоного телескопа Джеймса Вебба минуло1 33 роки. А від його запуску 25 грудня 2021 року до появи перших результатів – понад пів року. Один за одним телескоп проходив етапи свого запуску та численних перевірок, до того як світ зміг побачити результати його роботи. Про оприлюднення перших знімків цього телескопа, його потужності та інструментарій ми розпитали Мішель Таллер – астрофізикиню та заступницю директора з наукової комунікації в Центрі космічних польотів імені Годдарда. Під час трансляції2 NASA вона разом з іншими науковцями представила перші зображення телескопа, якість яких можна порівняти з «Габблівськими» тут3.

    Перше знайомство зі світлинами

     

    Я знала про ці красиві світлини, тому що багато моїх друзів працювали над ними. І, звичайно, спершу все трималося у великому секреті, бо ми хотіли, щоб це стало великим відкриттям, гучною подією. Але люди вже підморгували мені в коридорі типу: «Так, вони виглядають дуже добре». Приблизно за тиждень до релізу я отримала можливість побачити їх, бо ми проводили репетицію. І це смішно, але тоді я навіть зробила селфі з комп’ютером.

     

    Тож, звичайно, ми були дуже щасливі. Ця місія тривала довго і була дуже важкою. Чекало багато різних невдач. Часто ми думали, що щось не спрацює. Тому, знаєте, це був один із моментів справжньої радості. Це велика честь для мене, що я можу переживати такі моменти радості у своїй роботі.

    Переваги інфрачервоних телескопів

     

    Є три головні й суттєві переваги інфрачервоних телескопів. З допомогою інфрачервоного випромінювання можна побачити те, що тепле. Сьогодні багато людей знайомі з ідеєю теплочутливих камер, які можуть побачити вночі навіть у темноті людину. Тож одна з перших вагомих переваг таких інфрачервоних телескопів на відміну від відбивних – це можливість бачити речі, які не світяться, але випромінюють тепло. Наприклад, планети. Вони не світяться, як зірки, зате теплі. Тому це суттєва перевага – мати такий «прилад нічного бачення» у космосі.

     

    Іншою перевагою інфрачервоного випромінювання є його можливість проходити крізь тьмяні речі на кшталт диму чи пилу. Це, до речі, причина, з якої пожежники мають інфрачервоні окуляри. У задимленій кімнаті не видно нічого, а з інфрачервоним світлом можна бачити все, бачити людей, яких потрібно врятувати. І, звичайно, у космосі багато приховано за пилом.

     

    Зірки та планети утворюються у величезних хмарах пилу. І якщо дивитися через космічний телескоп «Габбл», ці хмари пилу красиві, але неможливо побачити, що відбувається всередині. З інфрачервоним телескопом Джеймса Вебба можна бачити крізь пил, де формуються планети і зірки та як це все відбувається.

     

    Природа третьої переваги трохи складніша, але вона вражає. Всесвіт, як відомо, розширюється, і зі світлом щось відбувається. Світло – це хвиля, і коли хвиля проходить крізь простір, вона розширюється і розтягується. Наше око сприймає ці хвилі різної довжини як кольори. Наприклад, синє світло має дуже коротку довжину хвилі, червоне – довшу, а інфрачервоне – ще довшу, і це той тип хвиль, який ми не можемо бачити. Отже, коли світло з дуже далекого космосу доходить до нас, воно долає величезні відстані, і весь цей простір розширюється, розтягується, переходить з видимого світла в інфрачервоне. І тому фактично ми зможемо побачити найвіддаленіші галактики й зірки. Це три величезні переваги.

     

    Але проблема з інфрачервоним випромінюванням полягає у тому, що воно не проходить крізь нашу атмосферу. Згадуючи про парниковий ефект, ми знаємо, що атмосфера дуже добре накопичує і блокує інфрачервоне випромінювання. Тому тепло з нашої планети не може потрапити в космос. Так само це працює в інший бік. Інфрачервоне випромінювання, що надходить із космосу, також не може пройти через нашу атмосферу. Ось чому, нам потрібно було побудувати космічний телескоп. Ми створили телескоп Вебба, щоб можна було бачити речі, які неможливо побачити у видимому світлі. І, на жаль, це неможливо зробити з Землі.

    Скупчення галактик SMACS 0723. Кредити: NASA, ESA, CSA та STScI.

    Можливості телескопа

     

    Телескоп Джеймса Вебба стане першим достатньо потужним телескопом, щоб побачити атмосфери планет навколо інших зірок. Він робить це у дивовижний спосіб.

     

    Планети настільки малі проти зірок, що ми не можемо їх побачити. Навіть з телескопом Джеймса Вебба ми не можемо побачити ці маленькі диски. Єдиний спосіб помітити планету – коли вона рухається перед своєю зіркою і блокує трохи світла від цієї зірки. І те, що ми можемо зробити і що ми вже показали у наших перших релізах… Коли ця планета рухається перед зіркою, безпосередньо перед тим, як вона піде перед зіркою, світло зірки просвічується крізь атмосферу планети. І з цього світла зірки, що просвічує атмосферу, ми можемо побачити, який вигляд має атмосфера. Ми можемо бачити температуру, щільність, наявність кисню, вуглекислого газу, води, метану.

     

    Спектр, який ми показали кілька днів тому, – це дуже велика гаряча планета, схожа на Юпітер, але близько до зірки, тому зовсім не схожа на Землю. Проте ми думаємо, що зможемо робити це і з планетами, схожими на Землю. Я вважаю, що наступного року ми зможемо вказати на зірку в небі та сказати, що ця зірка має планету з атмосферою, як у Землі.

    На цьому зображенні вперше зафіксовано ознаки хмар в атмосфері екзопланети, гігантської газової планети WASP 96-b, яка обертається навколо зірки. Кредити: NASA, ESA, CSA та STScI.

    Інструментарій телескопа

     

    У нас є кілька великих камер. Найчіткіша й найбільша камера називається NIRCam, що означає Near Infrared Camera (ближня інфрачервона камера). А ближній інфрачервоний колір – це колір, який розташований у червоному кінці спектру. Він дуже схожий на червоний колір, але є настільки червоним, що наші очі його не бачать. І більшість справді красивих зображень буде створено цією камерою. Вона має найвищу чіткість.

     

    Коли ж перейти до іншої частини спектру, середнього інфрачервоного діапазону, ви побачите зовсім інші речі. Є камера MIRI середнього інфрачервоного випромінювання, а середнє інфрачервоне світло – це світло з більшою довжиною хвилі. І це більше схоже на таку довжину хвилі світла, де ви би бачили людину, що світиться (все, що тепле, буде світитися). І тому зображення MIRI не мають такої високої роздільної здатності, але вони показують вам прихований матеріал. Це дивовижна річ.

     

    Також є інструмент, який ми називаємо коронографом. По суті, він має маленьку маскувальну кульку, яка може блокувати світло від зірки, щоб побачити матеріал навколо зірки. І в такий спосіб ми сподіваємося вивчити деякі з дисків, з яких утворюються планети, можливо, навіть знайти самі планети.

     

    І те, що для вчених часто є найважливішим, – це спектрограф. Спектрограф розбиває світло на «веселку», тому він не формує зображення. Натомість він створює «веселку світла». Астрономи вивчають таку техніку: дуже ретельно вимірюючи, скільки кольорів є в кожній частині веселки, можна сказати, з чого щось зроблено, можна побачити ознаки різних молекул, атомів. Можна сказати, наскільки щось гаряче, як далеко воно розташовано чи як швидко обертається. Дані, які зчитуються з цього, виглядають як звивисті лінії, тому що вони просто вимірюють, скільки світла надходить у кожну частину «веселки». Але там так багато інформації! І це дуже-дуже важливі речі.

     

    Тож цей телескоп робитиме різні зображення, зокрема хвиль різної довжини. Він має різні способи отримання цих спектрів, але головне – це мати зображення, спектри. Тож я маю на увазі, що красиві фото – це чудово. Але саме спектр каже нам, чи є вода, чи є кисень, як далеко розташована галактика, наскільки зірка гаряча.

    Планетарна туманність NGC 3132, відома як туманність Південне кільце. Кредити: NASA, ESA, CSA та STScI.

    Хто може користуватися здобутками телескопа

     

    Обсерваторія Джеймса Вебба є повністю міжнародною. Будь-який астроном у світі має  можливість подати заявку на користування телескопом протягом певного часу. Перший рік у нас уже розпланований. Ще до запуску та до того, як люди знали, що телескоп спрацює, з усього світу нам писали і казали: «Знаєте, я хотів би використати телескоп для цього, і цього, і цього». Тому перший рік спостережень у нас вже розпланований. Тепер люди пишуть пропозиції на другий рік і ми сподіваємося на ще багато років. Тож якщо я не помиляюся, кожен із ступенем доктора астрономії може подати заявку.

     

    Раз на рік велика міжнародна група астрономів оцінює тисячі заявок. Потім залежно від того, наскільки хорошою вони вважають пропозицію, астроном отримує певний час, щоб скористатися телескопом.

     

    Я подавалася так на використання космічного телескопу «Габбл». Звісно, були пропозиції, які прийняли та які відхилили. Це частина життя астронома. Вам кажуть, скільки часу ви отримали на використання телескопа, і коли ваші спостереження будуть зроблені, вам надсилають дані на електронну пошту. А потім усі дані підуть в архів.

     

    Навіть якщо ви вчений, що запропонував власне спостереження і його взяли в роботу, через деякий час кожен зможе побачити його в архіві. Отже, дані абсолютно безкоштовні, за їхнє використання не стягується жодна плата. Зрештою, через кілька років буде створено величезний архів спостережень, безкоштовний для всіх.

     

    Це ризик для вченого. Тому треба публікувати свої дані швидко, адже коли вони стануть публічними – кожен зможе їх побачити. У вас є невелика фора, щоб зробити своє відкриття, а потім дані стануть доступними для всіх.

     

    Думаю, що днями оприлюднять більше зображень. Коли у вівторок ми робили великий реліз спостережень, у нас насправді було більше знімків, ніж ми вибрали. Але ми не могли зробити це тригодинним шоу, фото і так було забагато. Я знаю, що є кілька дуже красивих спостережень, які ми ще не встигли опублікувати. Думаю, що деякі з них опублікують найближчими днями.

     

    Повернусь до того, що всі зображення будуть оприлюднено. Архів буде зберігатися в Інституті космічних досліджень, що в Балтиморі, штат Меріленд. Можна буде подати запит на будь-яке спостереження. Але лише деякі спостереження, невелика кількість знімків будуть обробленими й дуже красивими. Цим займаються спеціальні вчені, комп’ютерники, які також є і художниками. Вони відрегульовують кольори, прибирають будь-які шуми на зображеннях. Але вони ніколи нічого не вигадують. Люди часто кажуть, що вони ніби домальовують кольори. Але ні, всі кольори реальні. Тож в архіві багато спостережень будуть більш «сирими», з якимись недоліками. Та, звичайно, будуть і тисячі чи й мільйони прекрасних зображень.

    Візуальне угруповання з п’яти галактик Квінтет Стефана. Кредити: NASA, ESA, CSA та STScI.

    ***

     

    Мені подобається той факт, що люди по всьому світі відчувають себе частиною цього дійства. Це дуже важливо для мене. Цим проєктом займаються три великі космічні агенції: NASA, Європейське та Канадське космічні агентства. Це означає, що податки всіх наших громадян йдуть на підтримку цього проєкту, і це подарунок для всіх. І, звичайно, для усіх країн, з якими ми співпрацюємо. Люди в Україні також будуть використовувати цей телескоп. І це дуже важливо для мене.

     

    Я також пишаюся тим, що ми змінили спосіб формування заявок-пропозицій. Раніше в них можна було побачити ім’я людини, яка зробила запит для користування телескопом. І це здавалося хорошим рішенням, бо було багато професорів, у геніальності й хорошій роботі з даними яких ми були впевнені. Але тепер ми вирішили робити це наосліп, щоб не знати, звідки люди, скільки їм років, якої вони статі, якої національності. Ми вирішили бути дуже обережними, щоб не розкривати автора. Через це за перший рік ми прийняли набагато різноманітніші заявки. Більше жінок, більше молоді, більше людей з усього світу. Все справді відкрито для кожного, для найкращих пропозицій і ідей.

    Ділянка, де формуються зорі, NGC 3324 у туманності Кіль. Кредити: NASA, ESA, CSA та STScI.
    ТЕКСТ: Діана Сяркі
    Ілюстрації: Каталіна Маєвська
    Статті
    Наука
    Екологічно чиста отрута: уривок з книжки «Зоологічна екскурсія супермаркетом»

    Чому краще утриматися від «дикого» промислу морепродуктів, особливо у водоймах, де цвіте вода?

    Наука
    Передумови приходу диктаторів до влади: Італія, Німеччина, РФ

    Що стало передумовами приходу диктаторів до влади на прикладі фашистської Італії, нацистської Німеччини та путінської росії? Розповідає співавтор і ведучий каналу «Історія Без Міфів» Владлен Мараєв.

    Людина
    Як кожен з нас може подякувати військовим і допомогти їм з адаптацією

    Як змінюється світосприйняття військових і що ми можемо зробити, аби висловити їм вдячність і допомогти в адаптації до мирного життя?

    Біологія
    Не тільки в історії. Який слід залишить війна в наших генах

    Як війни, голод та важкі психологічні травми залишають слід у геномі людини й чи можемо ми на це якось повпливати?