На этой неделе группа Уэбба продолжила работу по настройке телескопа на инструмент NIRCam. Между получением данных для понимания оптических компонентов мы продолжаем проверять научные инструменты. То прибор NIRSpec включает в себя массив микрозатворов из четверти миллиона миниатюрных подвижных окон, каждое размером 0.1 на 0.2 миллиметра. Массив микрозатворов позволяет ученым нацеливаться на определенные галактики в изучаемых ими полях, закрывая окна на фоне или других объектах, которые могут исказить спектры. Мы приступили к тестированию механизма и электроники, управляющей и приводящей в действие микрозаслонки.
В последние недели мы поделились методом теоретического моделирования ранней Вселенной. Сегодня мы обсудим программу наблюдения, которая поможет нам ответить на некоторые из этих вопросов. Массимо Стиавелли, глава миссии Уэбба в Научном институте космического телескопа, рассказывает нам о запланированных им исследованиях первых звезд и галактик:
«Химический состав ранней Вселенной сразу после Большого взрыва является продуктом ядерных процессов, происходивших в первые несколько минут существования Вселенной. Эти процессы известны как «первичный нуклеосинтез». Одно из предсказаний этой модели состоит в том, что химический состав ранней Вселенной в основном состоит из водорода и гелия. Были только следы более тяжелых элементов, образовавшихся позже в звездах. Эти предсказания совместимы с наблюдениями и фактически являются одним из ключевых доказательств, поддерживающих модель горячего Большого взрыва.
«Самые ранние звезды сформировались из материала с таким первоначальным составом. Обнаружение этих звезд, обычно называемых «Первыми звездами» или «Звездами населения III», является важным подтверждением нашей космологической модели, и оно находится в пределах досягаемости космического телескопа Джеймса Уэбба. Возможно, Уэбб не сможет обнаружить отдельные звезды с самого начала Вселенной, но он может обнаружить некоторые из первых галактик, содержащих эти звезды.
«Один из способов подтвердить, находим ли мы первые звезды, — это точно измерить металличность очень далеких галактик. Астрономический термин «металличность» представляет собой измерение количества вещества, более тяжелого, чем водород и гелий, поэтому галактика с низкой металличностью указывает на то, что она состоит из этих «первых звезд». Подтверждено, что одна из самых далеких обнаруженных галактик, известная как MACS1149-JD1, находится на расстоянии Красное смещение 9.1 и излучала свет, который мы видим, когда Вселенной было всего 600 миллионов лет. С тех пор свет из этой далекой галактики путешествует и только сейчас достигает нас.
«На первом курсе науки Уэбба у меня есть программа наблюдений для изучения этой галактики и определения ее металличности. Я сделаю это, попытавшись измерить отношение силы двух спектроскопических линий, испускаемых ионами кислорода, исходно излучаемыми в фиолетово-синем и сине-зеленом видимом свете (длины волн покоя 4,363 ангстрем и 5,007 ангстрем). Благодаря космологическому красному смещению эти линии теперь можно обнаружить в инфракрасном диапазоне, который может видеть Уэбб. Использование отношения двух линий одного и того же иона может обеспечить точное измерение температуры газа в этой галактике и, благодаря относительно простому теоретическому моделированию, обеспечит надежное измерение ее металличности.
«Проблема в том, что одна из этих линий обычно очень слабая. Однако эта линия имеет тенденцию становиться сильнее при более низкой металличности. Поэтому, если нам не удалось обнаружить линию и измерить металличность MACS1149-JD1, это, вероятно, означает, что она уже обогащена более тяжелыми элементами, и нам нужно искать дальше и тщательнее. Использую ли я свои данные или будущие программы, я полностью ожидаю, что в течение своего срока службы Уэбб сможет найти объекты с достаточно низкой металличностью, чтобы иметь ключи к пониманию первого поколения звезд».
Массимо Стиавелли, глава офиса миссии Уэбба, Научный институт космического телескопа
Автор:
- Джонатан Гарднер, заместитель старшего научного сотрудника проекта Webb, НАСАЦентр космических полетов имени Годдарда
- Александра Локвуд, научный сотрудник отдела научных коммуникаций Webb, Научный институт космического телескопа
