Самые зрелищные и информативные научные фото 2022 года были сделаны космическим телескопом «Джеймс Уэбб», который уже полгода работает на орбите и меняет наши представления о Вселенной. Давайте вспомним важнейшие снимки «Уэбба». Но будьте внимательны: один из снимков — фальшивка! Попробуйте угадать, какой именно. Ответ узнаете в конце.
Телескоп размером со скопление галактик
Первое опубликованное фото «Джеймса Уэбба» показало нам раннюю Вселенную с самым высоким разрешением из когда-либо сделанных снимков. С этой картинки, облетевшей мир 11 июля нынешнего года, в астрономии началась новая эра. Изображение покрывает участок неба разме- ром примерно с песчинку, которую человек на Земле держит на расстоянии вытянутой руки. На снимке запечатлено массивное скопление галактик SMACS 0723, каким оно было приблизительно 4,6 млрд лет назад. Видны тысячи галактик! Так далеко в прошлое учёным удалось загля- нуть благодаря эффекту гравитационного линзирования. «Кривые» галактики вокруг центра снимка — это не дефект оптики, а ис- кривление света гравитационной линзой — невидимым на снимке скоплением галактик, которое находится между нами и SMACS 0723 и, словно природный телескоп, визуально приближает его к нам. «Уэбб» видит всё в инфракрасном свете, поэтому любые видимые нами цвета — результат обработки, но не произвольной: разные длины инфракрасных волн кодиру- ются разными цветами. Камера ближнего инфракрасного диапазона NIRCam делала с борта обсерватории снимки на разных длинах волн, а потом программа их объеди- нила. Общее время экспозиции — 12,5 часа (это нормально, у «Хаббла» на один снимок нередко уходит по неделе).
Давным-давно в далёкой- далёкой галактике…
Астрономы не ожидали увидеть в ранней Вселенной такое количество уже сформиро- вавшихся правильных дисков галактик. Однако самая древняя галактика, попавшая в объектив «Уэбба» благодаря гравитацион- ным линзам, неправильной формы. Пред- полагают, что ей 13,5 миллиарда лет, то есть мы видим GLASS-z13 такой, какой она была всего через 300 миллионов лет после Боль- шого взрыва! Галактика карликовая, массой в миллиард солнечных — наша в 500 раз тяжелее и в 60 раз больше в диаметре. Красный цвет GLASS-z13 связан с красным смещением — сдвигом цветов в сторону красного участка спектра у быстро удаляю- щихся объектов (а чем дальше от нас объект, тем быстрее он удаляется).
Рождение звезды
В центре этого снимка, названного «огнен- ными песочными часами», — протозвезда, зародыш звезды возрастом всего-то в 100 000 лет, собирающий вещество из окру- жающего молекулярного облака. Вещество закручивается по спирали, создавая плотный аккреционный диск, подающий материал на протозвезду. Диск, который мы видим как тёмную полосу в самом центре, размером примерно с Сол- нечную систему. Часть его материала сли- пается — это зачатки планет. Примерно так Солнечная система выглядела в младенчестве. Протозвёзды не генерируют энергию, а ин- фракрасное излучение, регистрируемое «Уэб- бом», вызвано ударными волнами от потоков вещества, падающего на протозвезду. Часть вещества вылетает обратно, образуя что-то вроде джетов. Выбросы звезды очистили от пыли пространство над и под ней — эти области мы и видим как песочные часы. Сейчас протозвезда — комок газа массой от 20 до 40 % солнечной. Постепенно в нём образуется сверхгорячее ядро, где начнутся термоядерные реакции. И загорится новая звезда.
Кольца Юпитера
Таким «Уэбб» видит Юпитер — в инфракрас- ном диапазоне появляются яркие полярные сияния, есть даже тонкие кольца. Слева, если приглядеться, можно увидеть два небольших спутника газового гиганта. Тот, что пояр- че, — Амальтея, тот, что поближе к планете, — Адрастея.
Водовороты звёздной пыли
Благодаря своему инфракрасному зрению «Уэбб» видит спиральные галактики не со- всем так, как мы привыкли. Галактика IC 5332 в 30 миллионах световых лет от нас. Центр галактики М74 в 35 миллионах световых лет. Вероятно, очищен от пыли сверхгигантской чёрной дырой.
Когда галактики сталкиваются
Галактика Колесо Телеги в 500 миллионах световых лет от нас — результат высокоско- ростного столкновения большой спиральной галактики с меньшей галактикой (на сним- ке не видна). У Колеса два кольца: яркое внутреннее и внешнее разноцветное. Они расширяются наружу от центра столкнове- ния, как рябь в пруду от брошенного камня. Астрономы называют Колесо кольцевой галак- тикой — такие встречаются гораздо реже, чем спиральные.
Тайна Квинтета Стефана
А. Квинтет Стефана — группа галактик, эф- фектно снятая «Уэббом». Две галактики в цен- тре находятся в процессе слияния, а красные всполохи над ними — ударная волна от этого катастрофического события (хотя столкнове- ние звёзд при этом практически не происхо- дит, они слишком далеки друг от друга).
Б. Недавно обнаружили, что эти две слива- ющиеся галактики обволакивает гигантское облако атомов водорода — самое большое в видимой Вселенной! Оно в 20 раз больше нашей галактики — чтобы пройти сквозь него, свету требуется 2 миллиона лет. Космос кажется бескрайней пустотой, осве- щённой редкими звёздами, но большая часть вещества сосредоточена не в звёздах, а в рас- сеянном в пространстве газе. Девять десятых этого газа — атомы водорода, но вблизи таких мощных источников излучения, как галакти- ки, они должны ионизироваться: атомарный водород должен превратиться в плазму из протонов и свободных электронов. А с этим облаком, образовавшимся, судя по всему, в результате столкновения галактик, что-то не так: атомы водорода в нём остались целы.
Красный карлик вблизи
Инфракрасный снимок ближайшей к Солнцу звезды Проксимы Центавра — впервые с таким уровнем детализации. Расстояние до звезды — 4,25 светового года. Особый интерес к этому красному карлику воз- ник несколько лет назад после обнару- жения у звезды землеподобной планеты Проксима b, находящейся в обитаемой зоне. После этого были обнаружены ещё две экзопланеты, расположенные ближе и дальше от звезды, чем Проксима b.
Звёздные ясли
Туманность Тарантула расположена в Боль- шом Магеллановом Облаке — маленькой на самом деле галактике, похожей на клочкова- тое облако, спутнике Млечного Пути. Царство Тарантула простирается на тысячу световых лет — это самые большие «звёзд- ные ясли» во всей Местной группе галактик. Здесь было преогромное облако молекул, из которого родилось целое поколение молодых звёзд, а какие-то ещё только вызревают. Туманность Тарантула — родина самых горячих и массивных из известных звёзд, некоторые из них в миллионы раз ярче Солнца. Мощнейшее излучение этих блед- но-голубых гигантов разгоняет газопылевые облака и заставляет их светиться. А в центре образуется пузырь пустоты, заметный даже нам из соседней галактики. Чем дальше от молодых горячих звёзд, тем плот- нее газопылевые облака из молекул, пригнанных сюда звёздным ветром от этих массив- ных светил. Здесь газ обретает цвет ржавчины, значит, туманность богата сложными угле- водородами. Этот плотный газ — ма- териал, из которого сформируются будущие звёзды.
Кто сотворил Столпы Творения А. Эту фотографию вы наверняка узнали — на ней Столпы Творения, самые знаменитые космические ясли. Красные участки — там, где пасти трёхглавого дракона, — ново- рождённые звёзды, изрыгающие плазму. Вот только Столпов на самом деле уже нет, разнесло взрывом сверхновой. Но мы увидим это только через столетия. Б. Ещё один снимок Столпов Творения, сде- ланный «Уэббом». На предыдущем хорошо видны новорождённые звёзды, на этом — стройматериалы для них, холодные плотные облака газообразного водорода и космиче- ской пыли примерно в 7 000 световых лет от Земли. Учёные исследуют звёздную пыль и входя- щие в её состав молекулы, которые отражают свет новых звёзд, вспыхнувших поблизости. Самое интересное — что среди них есть до- вольно сложная органика. Кстати, знаете, как возникли Столпы? Кажет- ся, что шеи трёхглавого чудища вытянулись вперёд и вправо из первозданного хаоса слева внизу. В реальности наоборот: справа сверху дует звёздный ветер, излучаемый массивными звёздами, он гонит газ и пыль влево вниз. Но в «головах Горыныча» поя- вились новорождённые звёзды, гравитация которых удерживает пыль, а их магнитные поля отражают звёздный ветер.
Так какая же из фотографий — фальшивка?
Вы наверняка догадались: восьмая. На ней не Проксима Центавра, а кусок колбасы чоризо. 31 июля 2022 года директор по исследованиям Комиссариата по атомной энергии Франции Этьен Кляйн опубликовал в твиттере этот снимок, назвав инфракрасным изображением диска Проксимы Центавра от «Уэбба». Твит репостнули тысячи раз, прежде чем учёный признался, что это шутка, а на фотографии — кружок колбасы. Все страшно обиделись, и после шквала критики Кляйну пришлось объяснять, что он не хотел никого высмеять или обмануть. Хотел лишь продемонстрировать, как легко распространяются фейки в социальных сетях.