Webb vs Hubble Telescope. Новый телескоп имени Джеймса Уэбб и ветеран Хаббл. Сравнение

***

Статья

***

Webb vs Hubble Telescope. Новый телескоп имени Джеймса Уэбб и ветеран Хаббл. Сравнение

Не давно, кто-то из авторов, прочитавших один из моих постов (не помню название поста, но по-моему пост был не по космической тематике),  разместил в комментах картинку. Там было изображено что-то отдаленно похожее на рояль, яркокого цвета.  И это все было в космосе. Я совершенно не понял, о чем речь и попросил объснений.

Это Уебб, был ответ. То что пришло на смену телескопу Хаббл.

Телескоп имени Джеймса Уэбба или JWST, как его еще называют был задуман еще в 1996 году. И только в конце декабря 2021 года вышел наконец на орбиту. Астрономы, ждали это событие 25 лет. Я, если, честно, совсем и забыл о нем.  Спасибо автору (к сожалению, не помню имени), кто напомнил мне об этом событии. 

Так, что же представляет собой новый, большой телескоп?

Его 6,5-метровое зеркало покрыто золотом, он будет прикрываться от Солнца сразу пятью экранами, его первые снимки мы вряд ли увидим раньше, чем через полгода. 

Разработка «Джеймса Уэбба» началась в 1996 году: Сергей Брин и Ларри Пейдж уже были знакомы, но до Google еще не додумались, «Хаббл» только начинал делать свои первые открытия, мир праздновал рождение овечки Долли, а астрофизики впервые заподозрили, что в центре Млечного Пути скрывается сверхмассивная черная дыра, за открытие которой в 2020 году вручили Нобелевскую премию по физике.

Первоначально телескоп носил короткое, но труднопроизносимое имя NGST (Next Generation Space Telescope, «Космический телескоп нового поколения»). В честь Уэбба, который в 60-е годы прошлого века руководил NASA, его переименовали в 2002 году. Предполагалось, что общая стоимость NGST составит 500 миллионов долларов, а в космос он отправится в 2007 году. Однако в 2005-м проект серьезно пересмотрели, равно как и смету: цена увеличилась в девять раз, до 4,5 миллиарда, а к разработке присоединились Европейское и Канадское космические агентства. Проект неоднократно критиковали за неэффективное управление, за недооценку сложности и временных затрат. Начиная с 2010 года подорожавший «Джеймс Уэбб» начал отъедать бюджеты у других проектов NASA — например у телескопа WFIRST — и получил от журнала Nature прозвище «телескоп, съевший астрономию». К 2021-му году его общая стоимость выросла почти до 10 миллиардов долларов.

Астрономы не могут выбрать между космическим телескопом Hubble («Хаббл») и его научным преемником, новейшим космическим телескопом James Webb («Джеймс Уэбб»).
«Сравнивать между собой «Уэбба» и «Хаббла» - это все равно, что спрашивать у родителей, кого из своих детей они больше любят, первого или второго», - сказала Сюзан Маллалли (Susan Mullally), заместитель руководителя проекта James Webb Space Telescope из Института исследований космоса с помощью космического телескопа в Балтиморе, США.

Хаббл» служит астрономам уже 31 год. Легендарный телескоп совершил открытия в самых разных областях астрофизики и космологии — но его возможности все же ограничены. Главное зеркало «Джеймса Уэбба» в шесть раз больше, чем у «Хаббла», приборы значительно чувствительнее, а теплозащитный экран и орбита вокруг второй точки Лагранжа позволят снизить тепловые помехи в наблюдениях до исторического минимума. «Джеймс Уэбб» сможет увидеть в сотни раз более тусклые объекты, чем способен «Хаббл»: от первых во Вселенной звезд и галактик до небольших экзопланет. Кроме того, «Хаббл» уже практически выработал свой ресурс, а орбитальные инфракрасные космические телескопы WISE, «Спитцер» и «Гершель», ранее поставлявшие астрономам данные в этом диапазоне волн, уже завершили свои научные программы.

Здесь стоит отметить, что «Джеймс Уэбб» — преемник, а не замена «Хаббла», так как в первую очередь будет изучать Вселенную в инфракрасном диапазоне волн, тогда как «Хаббл» изучает ее в основном в оптической и ультрафиолетовой части спектра.

Его возможности не идентичны. Уэбб будет в первую очередь смотреть на Вселенную в инфракрасном диапазоне, в то время как Хаббл изучает ее в первую очередь на оптических и ультрафиолетовых длинах волн (хотя он имеет некоторые возможности работы в инфракрасном свете).

***

Наблюдения в инфракрасном свете позволяют заглянуть за пылевую завесу, и увидеть, что за ней скрывается.

Слева изображение с Хаббла, справа уже как это видится в инфракрасном диапазоне (так покажет Уэбб).

Почему Уэбб видит больше?

Свет распространяется в диапазоне частот вдоль электромагнитного спектра. Наши глаза эволюционировали, чтобы обнаружить полосу спектра, которая известна как «видимый свет», что неудивительно, учитывая, что наша атмосфера блокирует многие другие длины волн. Однако есть много других форм света, которые мы не можем видеть как внутри, так и за пределами нашей атмосферы.

Красота и качество астрономического изображения зависит от двух вещей: резкости и количества пикселей в камере. В обоих случаях Уэбб очень похож и во многих отношениях лучше, чем Хаббл. Хотя изображения Уэбба будут инфракрасными, их можно преобразовать с помощью компьютера в видимое изображение. Кроме того, он может видеть оранжевый и красный видимый свет. Изображения Уэбба будут другими, но такими же красивыми, как у Хаббла.

На снимке — тесное звездное поле в направлении, близком к галактическому центру. Настолько плотного звездного окружения мы еще никогда не наблюдали. Расширенный спектральный диапазон инструментов телескопа имени Джеймса Уэбба позволяет визуализировать те объекты, к которым «Хаббл» оставался слеп. В поле зрения попало также и шаровое скопление приплюснутой формы. Но, пожалуй, главной особенностью снимка является темное пятнышко — плотное компактное облако, блокирующее свет звезд в широком спектральном диапазоне, включая инфракрасный. Что это — аномально холодное пылевое облако, тень черной дыры или что-то еще более экзотическое? Природа этого объекта остается совершенно неясной и требует дальнейшего изучения. (Этот снимок, как говорит И. Иванов, попал в его поле внимания, из-за утечки данных из НАСА. Т.е. данные эти неофициальнын)

Сравнение зеркалХаббла и золотого зеркалаУэбба

***

Главное зеркало Уэбба

Хаббл слва, Уэбб справа

Уэбб вращвется на более высокой орбите вокруг Земли

Общий вид телескопов Уэбб (слева) и Хаббл (справа)

Чем дальше находится объект, тем больше свет от него растягивается к тому времени, когда он достигает нас.

То есть, чем дальше от нас, тем "краснее" свет. 

Еще "краснее".

Самое далекое уже инфракрасное.

Сравнительные орбиты Уебба и Хаббла

И напоследок, друг и автор ted_die объяснил причину применения золотого зеркала, а не серебрянного.

Спектральный коэффициент отражения золота (Au) и для сравнения алюминия (Al) и серебра (Ag). Как видно из графика, серебро лучше отражает УФ и видимый свет, тогда как золото немного лучше отражает ИК.

***

P.S. В статье использованы материалы с сайтов Wiki, pikabu.ru, (Programma.Boinc), Хабр, Cloud4Y, Александр Войтюк (nplus1.ru), А. Никифорова (Хайтек), И. Ивпнов (elementy.ru)
***
P.P.S. Ссылки на книги серии "Прекрасное Далеко" на сайте "Author Today":
1 том: "https://author.today/work/158738"
2 том: "https://author.today/work/160692"
3 том: "https://author.today/work/160794"
4 том: "https://author.today/work/160793"
5 том: "https://author.today/work/161507"
6 том: "https://author.today/work/164282"
7 том: "https://author.today/work/165770"
8 том: "https://author.today/work/166566"
9 том: "https://author.today/work/167204"
10 том: "https://author.today/work/167209"
11 том: "https://author.today/work/167210"
12 том: "https://author.today/work/167325"