Облака газа и пыли в космосе, подобные Ро Змееносца, показанному здесь, в основном излучают инфракрасный свет, который человеческие глаза не могут обнаружить. IRAS, первый инфракрасный телескоп на околоземной орбите, сделал снимок этого региона в 1983 году и выявил ранее скрытые особенности, в том числе недавно формирующиеся звезды, расположенные глубоко внутри пыли. Кредит: НАСА
Телескоп Уэбба открыл новое окно во Вселенную, но он основан на миссиях 40-летней давности, включая Спитцер и инфракрасный астрономический спутник.
25 декабря НАСА отметит двухлетнюю годовщину запуска космического телескопа Джеймса Уэбба — крупнейшей и мощной космической обсерватории в истории. Четкость его изображений вдохновила мир, и ученые только начинают исследовать научную щедрость, которую оно возвращает.
Успех Уэбба основан на четырех десятилетиях космических телескопов, которые также обнаруживают инфракрасный свет (который невидим невооруженным глазом), в частности, на работе двух вышедших из эксплуатации телескопов НАСА с большими юбилеями в прошлом году: в январе исполнилось 40 лет с момента запуска Инфракрасный астрономический спутник (IRAS), а в августе исполнилось 20 лет со дня запуска космического телескопа «Спитцер».
Это наследие видно на снимках НАСА Ро Змееносца, одной из ближайших к Земле областей звездообразования. IRAS был первым инфракрасным телескопом, когда-либо запущенным на околоземную орбиту, над атмосферой, которая блокирует большую часть инфракрасных волн. Густые облака газа и пыли Ро Змееносца блокируют видимый свет, но инфракрасное зрение IRAS сделало ее первой обсерваторией, способной проникнуть сквозь эти слои и обнаружить новорожденные звезды, расположенные глубоко внутри.
Двадцать лет спустя многочисленные инфракрасные детекторы Спитцера помогли астрономам определить более точный возраст многих звезд в этом регионе, предоставив представление о том, как развиваются молодые звезды во Вселенной. Еще более детальное инфракрасное изображение Уэбба показывает струи, вырывающиеся из молодых звезд, а также диски материала вокруг них — закладки будущих планетных систем.
Другой пример — Фомальгаут, звезда, окруженная диском обломков, похожим на наш пояс астероидов. Сорок лет назад этот диск стал одним из главных открытий IRAS, поскольку он также убедительно свидетельствовал о наличии по крайней мере одной планеты в то время, когда за пределами Солнечной системы еще не было обнаружено ни одной планеты. Последующие наблюдения Спитцера показали, что диск состоит из двух частей — холодную внешнюю область и теплую внутреннюю область — и выявили больше доказательств присутствия планет.
Многие другие телескопы, в том числе космический телескоп НАСА «Хаббл», с тех пор изучали Фомальгаут, а в начале этого года изображения Уэбба дали ученым самое четкое представление о структуре диска. Оно выявило два ранее невиданных кольца из камня и газа во внутреннем диске. Объединение работы поколений телескопов делает историю Фомальгаута более отчетливой.
Визионерское инфракрасное астрономическое исследование
Когда IRAS был запущен в 1983 году, ученые не были уверены, что именно покажет миссия. Они не могли предсказать, что инфракрасное излучение в конечном итоге будет использоваться практически во всех областях астрономии, включая исследования эволюции галактик, жизненного цикла звезд, источника повсеместной космической пыли, атмосфер экзопланет, движения астероидов и других областей. околоземные объекты и даже природу одной из величайших космологических загадок в истории — темной энергии.
IRAS подготовил почву для создания возглавляемой Европой Инфракрасной космической обсерватории (ISO) и Космической обсерватории Гершеля; спутник AKARI под руководством Японии; Wide-Field Infrared Survey Explorer НАСА (WISE) и воздушная SOFIA (Стратосферная обсерватория инфракрасной астрономии) агентства, а также множество обсерваторий, поднятых на воздушных шарах.
«Инфракрасный свет необходим для понимания того, откуда мы пришли и как мы сюда попали, как в самых больших, так и в самых маленьких астрофизических масштабах», — сказал Майкл Вернер, астрофизик из Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии. Вернер, специализирующийся на инфракрасных наблюдениях, работал научным сотрудником Спитцера. «Мы используем инфракрасное излучение, чтобы оглянуться назад в пространстве и времени, чтобы помочь нам понять, как возникла современная Вселенная. А инфракрасное излучение позволяет нам изучать формирование и эволюцию звезд и планет, что рассказывает нам об истории нашей собственной Солнечной системы. .»
На Спитцер
Если IRAS была исследовательской миссией, то «Спитцер» был разработан для глубокого погружения в инфракрасную вселенную. Многие из планетарных целей Уэбба в первый год его существования уже были изучены с помощью «Спитцера», который преследовал широкий спектр научных целей благодаря широкому полю зрения и относительно высокому разрешению. За время своей 16-летней миссии «Спитцер» открыл новые чудеса от края Вселенной (включая некоторые из самых далеких галактик, когда-либо наблюдавшихся в то время) до нашей Солнечной системы (например, новое кольцо вокруг Сатурна). Исследователи также были удивлены, обнаружив, что телескоп стал идеальным инструментом для изучения экзопланет (планет за пределами нашей Солнечной системы), чего они не ожидали при его создании.
«С любым телескопом вы не просто собираете данные ради них; вы задаете конкретный вопрос или серию вопросов», — сказал Шон Кэри, бывший менеджер Научного центра Спитцер в IPAC, специалиста по данным и центр научной обработки в Калифорнийском технологическом институте. «Вопросы, которые мы можем задать Уэббу, гораздо более сложны и разнообразны из-за знаний, которые мы приобрели с помощью таких телескопов, как Спитцер и IRAS».
Например, Кэри сказал: «Мы изучали экзопланеты с помощью Спитцера и Хаббла и выяснили, что можно сделать с помощью инфракрасного телескопа в этой области, какие типы планет наиболее интересны и что о них можно узнать. Поэтому, когда Уэбб после запуска мы с самого начала приступили к изучению экзопланет».
Уэбб также прокладывает путь для будущих инфракрасных миссий. Предстоящая миссия НАСА SPHEREx (Спектрофотометр для истории Вселенной, эпохи реионизации и исследования льдов), а также следующая флагманская обсерватория агентства, Римский космический телескоп Нэнси Грейс, продолжат исследовать Вселенную в инфракрасном диапазоне.
