Отель Abell 2744, по прозвищу кластер Пандоры, это гигантская куча-четыре небольших скоплений галактик. Кластер настолько массовым, что его мощная гравитация искривляет свет от галактик далеко позади него, делая объекты на заднем плане кажутся больше и ярче это явление называется гравитационным линзированием. Показанная на этом изображении Хаббла, мамонт скоплении Abell 2744 находится примерно в 3,5 миллиардах световых лет от нас. Авторы: НАСА, ЕКА, и Джей Лотц, М. Горный, А. Koekemoer, и ФВЧ команды (научный институт космического телескопа). Привет-Res изображений
Как первые галактики во Вселенной образуют, и они сделали вселенную прозрачной для света? Как позже галактик производим и разогнать во Вселенную тяжелые элементы, которые являются строительным материалом для звезд, планет и даже людей? Эти вопросы астрономы будут решать, в какой из первых наблюдений, сделанных космическим телескопом НАСА “Джеймс Уэбб”, планируется запустить в марте 2021. Астрономы надеемся, что ответы приведут к лучшему пониманию происхождения и эволюции Вселенной.
Через силу НАСА Джеймс Уэбб космического телескопа и тяжести создании “естественных телескопов” в космосе, астрономы надеются получить ответы на два научных вопросов, которые имеют принципиальное значение для понимания происхождения и эволюции Вселенной:
– Как первые галактики во Вселенной форма, и они сделали вселенную прозрачной для света?
– Как удалось позже галактик производим и разогнать во Вселенную тяжелые элементы, которые являются строительным материалом для звезд, планет и даже людей?
Эти вопросы будут решаться, в какой из первых наблюдений, сделанных телескопом Уэбба, планируется запустить в марте 2021. Эти наблюдения станут частью директор по своему усмотрению-досрочное освобождение науки программа, которая предоставляет время для выбранных проектов в начале телескопа миссии. Эта программа позволяет астрономическое сообщество быстро узнать, как лучше использовать возможности Уэбба, а также поддавшись активной научной работы.
Международная команда во главе с Томмазо Трой из Университета Калифорнии, Лос-Анджелеса, расследует как Уэбб может решения этих двух ключевых вопросов о Вселенной в ранней научной программы выпуска.
Трой и его команда будут изучать самые ранние, самые отдаленные галактики, исследовать их происхождение. После Большого Взрыва Вселенная остыла. Как он охлаждается, протоны и электроны объединяются в нейтральные атомы водорода, пока Вселенная не наполнилась водорода и непрозрачен для света. Потом в какой-то момент, первый сформировались галактики, и ученые считают, что эти первые галактики излучается достаточно ультрафиолетового света, чтобы уничтожить нейтральных атомов водорода и сделай вселенную прозрачной для света. Это называется конец “темных веков”.
“Мы точно не знаем, когда это произойдет, и мы думаем, что это галактик Вселенной прозрачный, но мы не полностью уверены”, – сказал Трой. “Одна из вещей, наше предложение будет стараться установить, может ли действительно галактик являются те, которые делают вселенную прозрачной — конечные космические темные века — и каких галактиках они являются, каковы их свойства, и, когда это произойдет.”
Используя гравитацию как “естественный телескоп”
Чтобы увидеть тусклые, далекие галактики, команда будет сочетать в себе мощь Уэбб с увеличением “естественный телескоп” в космосе. Явление, называемое гравитационное линзирование происходит, когда огромное количество материи, такие как скопления галактик, создает гравитационное поле, которое искажает и усиливает свет от далеких галактик, которые находятся позади него, но в той же линии зрения. Эффект позволяет исследователям изучать детали ранних галактик слишком далеко, чтобы рассматриваться с учетом современных технологий и телескопов.
Одной гравитационной линзы является Абель 2744, огромный кластер из четырех небольших скоплений галактик. Также известный как кластер Пандоры, это гигантское скопление галактик была хорошо изучена, в том числе космического телескопа Хаббла. Абель 2744-это один из многих кластеров, которые ученые могут использовать в сочетании с Уэббом, чтобы заглянуть в далекое прошлое Вселенной.
“Это кластер, который мы хорошо знаем”, – сказал Трой. “То, что мы так хорошо знаем, это означает, что мы можем вычислить очень точно свойства объектива. Используя наши модели, мы можем очень точно рассчитать, как фоновые изображения были искажены. Тогда мы можем переверните его, чтобы выяснить внутренние свойства объектов, как они будут выглядеть без объектива на фронт”.
Одновременно, команда примет глубокий изображений в ближней и средней инфракрасной двух полей смещения от кластера. “Мы будем использовать их для подсчета галактик в ранней Вселенной и выяснить, сколько есть”, – пояснил Трой. “Те источники, которые подозреваются в конечном итоге производить ионизирующих фотонов, что в конце темных веков”.
Образуя более тяжелые элементы во Вселенной
Большого взрыва образовались только водород, гелий и следы других легких элементов. Более тяжелые элементы, как железо, кислород и углерод, которые сделаны в звездах, в конечном итоге оказались во Вселенной, но ученые не знают точно, как этот процесс произошел.
“В астрономии, мы думаем, что из водорода и гелия и легких элементов, и все остальное, что мы называем металла”, – пояснил член команды Алэйна Генри из Научного института космического телескопа в Балтиморе, штат Мэриленд. “Мы хотим измерить металлами, которые производятся первые звезды в первых сверхновых. Это говорит нам о том, как звезды эволюционируют, и сколько заканчивают свою жизнь как сверхновые, где тяжелые элементы, такие как железо — сделал.”
Определения “отпечатков” элементов в свете
Отвечая на оба вопроса требует уникальных спектроскопических возможностей телескопа Вебба. Спектроскопия отделяет свет объекта на составные цвета, позволяя ученым увидеть “отпечатки пальцев” различных элементов. Анализируя эти спектральные отпечатки пальцев, астрономы могут определить физические свойства объекта, в том числе ее температуры, массы, светимости, так и по составу.
Трой и его команда будет использовать два разных спектрографов на Уэбба, каждый с различными преимуществами и функциями. Сравнение и сопоставление этих возможностей является важной технической цели своей программы.
Рядом тепловизор Уэбба и Slitless спектрограф (НИРИСС) дает наблюдателей пространственной информации, поэтому они могут определить, как меняется спектр по небу. Тем не менее, он имеет относительно низкое спектральное разрешение, это означает, что труднее различать очень похожие цвета.
Возле телескопа инфракрасного спектрографа (NIRSpec) имеет четверть миллиона крошечных microshutters, каждый шириной с человеческий волос. Эти жалюзи могут быть открыты или закрыты по отдельности, чтобы изолировать свет от конкретного объекта. “В обмен на то, что вы потеряете пространственной информации”, – сказал треу“, но вы получаете гораздо более высокую спектральную информацию. Вы можете увидеть движение газов, как внутри галактики, так и текут и выходят из них”.
“Уэбб будет эффективно быть гораздо более способными спектрограф, чем мы когда-либо имели в космос,” треу добавил. “Он будет иметь несколько инструментов, чтобы рассеивать свет. Нам нужно понять сильные стороны каждого из них и как они дополняют друг друга”.
Ожидания
Глядя в глубины космоса, Трой и его команда рассчитывают получить очень хорошее представление о непрозрачности Вселенной, а также узнать, как ионизирующие фотоны — частицы света — сбежал с самых ранних галактик. Они также будут наблюдать ближе галактик в более поздние времена, когда галактики очень интенсивно формируют звезды. “Мы будем получить лучший вид когда-либо из этого процесса газ течет, образуя звезды, а затем выдувается супер-ветров,” треу сказал.
“Было бы очень весело, если мы нашли спектральные особенности, которых мы не видели очень часто, а может и не совсем раньше”, – добавил Генри.
Космический телескоп Джеймса Вебба будет ведущей мировой космической науки обсерватории, когда она выйдет в 2021 году. Уэбб будет решать загадки нашей Солнечной системе, выйти за рамки в далекие миры вокруг других звезд, и зонд загадочные структуры и происхождения нашей Вселенной и нашего места в нем. Уэбб-это международный проект возглавляет НАСА с партнерами, ЕКА (Европейское космическое агентство) и Канадского космического агентства.
Archive link
Комментариев нет:
Отправить комментарий