Миналата година НАСА успя да надникне в тайните на Вселената, както никога досега. Изстрелването и работата на космическия телескоп "Джеймс Уеб" (JWST) е едно от най-вълнуващите научни събития от десетилетия насам.

И въпреки че 2022 беше първата година от експлоатацията му, той вече е допринесъл за много научни открития.

Space.com прави списък на най-впечатляващите от тях.

JWST е обявен за най-големият научен пробив на годината

Когато JWST стартира работата си на Коледа през 2021 г., това беше кулминацията на десетилетия работа на учени и инженери от НАСА. Изстрелването премина безпроблемно, както и многобройните етапи на разгръщане на телескопа през следващите месеци. В средата на юли той публикува първите си зашеметяващи изображения. Инфрачервеният телескоп ще помогне на учените, а и на цялото човечество, да види по-подробно почти всяка част от нашата Вселена, включително най-отдалечените галактики.

Той на практика дори ни позволи да надникнем в миналото.

"В рамките на няколко дни след като телескопът заработи в края на юни 2022 г., изследователите започнаха да откриват хиляди нови галактики, по-далечни и по-древни от всички документирани досега - някои от тях може би с повече от 150 милиона години по-стари от най-старите, идентифицирани от „Хъбъл", пишат редакторите на Science.

Научното списание обяви JWST за научен пробив на 2022 г., а списание Nature включи Джейн Ригби, научен сътрудник в проекта, в своя списък "10 души, които помогнаха да се оформят научните истории" за миналата година.

"Нещо повече, телескопът е в състояние да събере достатъчно светлина от астрономически обекти - от раждащи се звезди до екзопланети, за да разкрие от какво са направени и как се движат в пространството", пишат още редакторите на Science. "Тези данни вече започнаха да разкриват в детайли атмосферния състав на планети, отдалечени на стотици светлинни години от Земята, предлагайки знание за способността им потенциално да поддържат живота, който познаваме на нашата планета."



Звезди, родени в „Стълбовете на сътворението“

„Стълбовете на сътворението“ в мъглявината "Орел" отдавна е едно от най-емблематичните изображения на космическия телескоп "Хъбъл". Но въпреки че телескопът, който засича предимно видима светлина, улови впечатляващите облаци на структурата, "сътворението", което се случва в тях, остана скрито.

Сега инфрачервените изображения на JWST успяха да надникнат зад завесите и да уловят множество протозвезди. Тези струпвания на прах и газ, всяко от които многократно по-голямо от нашата Слънчева система, се появяват като малки червени точки на димния фон на „стълбовете“ и представляват раждащи се звезди.

"Тези млади звезди, които виждаме на изображението, все още не изгарят водород", казва Дерек Уорд-Томпсън, ръководител на училището по природни науки към Университета на Централен Ланкашир във Великобритания, пред Space.com. "Но постепенно, с навлизането на все повече и повече материал, средата става все по-плътна и по-плътна, а след това изведнъж става толкова плътна, че изгарянето на водорода се задейства и тогава изведнъж температурата им скача до около 2 милиона градуса по Целзий“.

„Изображението от JWST е създадено с помощта на различни цветове, за да се представят предимно невидимите инфрачервени дължини на вълните“, обяснява на свой ред пред Space.com Антон Кьокемор, астроном-изследовател в Научния институт за космически телескопи в Балтимор, който е съставил изображението, използвайки данните от телескопа.



Първото директно изображение на екзопланета от JWST

Първите изображения на извънземен свят - HIP 65426b, на JWST са направени при различни дължини на вълните на инфрачервената светлина.

Учените откриха първите екзопланети през 90-те години на миналия век, а днес са известни над 3000 свята, които обикалят около далечни звезди. Въпреки това само около две дузини от тях са били заснети директно. Повечето екзопланети са толкова далеч, че могат да бъдат открити само чрез разсейване на светлината на звездата, около която обикалят, когато планетата преминава пред нея.

Но JWST промени това. През септември той засне първото си директно изображение на екзопланета.

"Това е трансформиращ момент не само за самия телескоп, но и за астрономията като цяло", коментира Саша Хинкли, астроном от Университета в Ексетър, Великобритания, който ръководи наблюденията, цитиран от Space.com.

Планетата, наречена HIP 65426 b, беше открита през 2017 г. За да я видят по-добре с новите възможности, учените използваха две от камерите на JWST, няколко филтъра и коронографите на телескопа - инструменти, които блокират светлината на централната звезда.

Наред с изключителната чувствителност на телескопа, планетата има няколко особености, които улесняват наблюдението ѝ. Тя се намира на разстояние от своята звезда-домакин, 100 пъти по-голямо в сравнение с това от Земята до Слънцето.



Повторно изобразяване на „Призрачната галактика“

Въпреки че "Призрачната галактика" е трудно да се открие в нощното небе, нейният блясък далеч не е невидим, особено когато е заснет в инфрачервения диапазон с помощта на JWST. Оптичното изображение на М74, открита за първи път от „Хъбъл“, показва перфектната спирална структура на галактиката и разпределението на звездите ѝ - ръкави, простиращи се навън от един център.

Но новото изображение разкрива подобни на влакна структури от прах и газ, излъчващи топлина и ще хвърли светлина върху процеса на звездообразуване сред спиралните ръкави на галактиката.

Комбинираното изображение от двата телескопа включва аспекти от оптични и инфрачервени наблюдения на галактиката. Изследователи от Европейската космическа агенция (ЕКА) помагат за създаването на композитното изображение като част от международен проект, наречен PHANGS, който използва „Джеймс Уеб“, „Хъбъл“ и няколко наземни телескопа, за да заснеме 19 близки звездообразуващи галактики в инфрачервения спектър.

"Добавянето на кристално ясни наблюдения от JWST при по-големи дължини на вълните ще позволи на астрономите да определят точно звездообразуващите региони в галактиките, да измерят точно масите и възрастта на звездните купове и да получат представа за естеството на малките песъчинки, които се носят в междузвездното пространство", коментират от ЕКА.



Откриване на най-отдалечените галактики

“Джеймс Уеб“ е създаден, за да наблюдава най-отдалечените галактики във Вселената, и в средата на декември учените потвърдиха, че са направили точно това. Телескопът официално е наблюдавал четирите най-отдалечени известни галактики, което означава, че те са и най-старите. JWST фактически е наблюдавал галактиките във вида, в който са се появили преди около 13,4 млрд. години, когато Вселената е била само на 350 млн. години - около 2 % от сегашната ѝ възраст.

Учените подозираха, че четирите галактики са изключително древни, подобно на стотици други, идентифицирани от инфрачервения телескоп. В рамките на проекта Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) изследователите потвърдиха възрастта им, като анализираха данните от близкия инфрачервен спектрограф на JWST, за да разберат колко бързо галактиките се отдалечават от него.

"Тези галактики са далеч отвъд това, което можехме да си представим, че ще открием преди JWST", казва в изявление Брант Робъртсън, астрофизик от Калифорнийския университет в Санта Круз и един от изследователите, участвали в наблюденията. "С помощта на JWST за първи път можем да открием такива далечни галактики и след това да потвърдим спектроскопски, че те наистина се намират на такова разстояние."



Подробно разглеждане на атмосферата на екзопланета

Отново благодарение на „Джеймс Уеб“ планета, обикаляща около звезда в съзвездието „Дева“, сега е най-изследваният свят извън нашата Слънчева система. Планетата се нарича WASP-39b и се намира на около 700 светлинни години от Земята. Тя е кипящ газов гигант с размерите на Сатурн, който обикаля около звезда-домакин на абсурдно близко разстояние - около осем пъти по-близо, отколкото планетата Меркурий до нашето Слънце.

С помощта на основната камера на JWST и два от спектрографите му учените идентифицираха въглероден диоксид в атмосферата ѝ - за първи път този газ е открит в атмосферата на екзопланета, макар че тя е доминирана от плътни облаци, съдържащи сяра и силикати, включително серен диоксид.

Изследователите също така успяха да използват наученото за атмосферата на планетата, за да направят изводи за различни аспекти на нейната история и формиране. Учените смятат, че тя се е формирала от сблъсък на по-малки планетоиди и тъй като в атмосферата ѝ има повече кислород, отколкото въглерод, се е образувала много по-далеч от звездата си, отколкото е в момента.



Поглед към облаците на Титан

Луната на Сатурн – Титан, е странно и интригуващо място. На нея има "скала" от воден лед, както и реки, езера и морета от течен метан и етан. Тя е и единствената луна в нашата Слънчева система, която има плътна атмосфера - мъглива и осеяна с метанови облаци.

Но все пак учените успяха да зърнат някои от тези облаци през ноември, когато JWST засне атмосферни данни от странната луна. В изявление на НАСА изследователите, изучаващи Титан с помощта на телескопа, изразяват вълнението си от получаването на данните.

"На пръв поглед те са, меко казано, необикновени", пише Себастиан Родригес, астроном от Université Paris Cité, който е част от изследването.

В крайна сметка учените установяват, че телескопът е уловил не един, а два облака, включително един над най-голямото море на Титан.