JWST - Космический телескоп имени Джеймса Уэбба

[Goodricke]

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» рассмотрел гравитационно линзированного сверхгиганта в очень далекой галактике

Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» подтвердил открытие отдельной звезды в очень далекой галактике, изображение которой увеличено из-за гравитационного линзирования скоплением галактик. Предполагается, что это горячий сверхгигант, у которого может быть компаньон.

Группа астрономов во главе с Лукасом Фуртаком (Lukas J. Furtak) из Университета имени Давида Бен-Гуриона в Негеве опубликовала результаты наблюдений за кандидатом в звезду MACS0647-star-1 в галактике с фотометрическим красным смещением 4,8 при помощи камеры NIRCam и спектрометра NIRSpec «Джеймса Уэбба». Кандидат находится в галактике, гравитационно линзированное изображение которой создается скоплением галактик MACS J0647+7015 с красным смещением 0,591.

Спектроскопическое красное смещение объекта составляет 4,758, идея о том, что он может быть прародителем шарового скопления, не подтвердилась. Модели, подходящие под данные наблюдений, представляют собой сверхгигант B-типа с эффективной поверхностной температурой 15 тысяч кельвин, который либо находится в запыленной области, либо обладает звездой-компаньоном F-типа с эффективной температурой 6250 кельвин.

https://nplus1.ru/news/2023/08/30/jwst-star-lensing-giant
https://arxiv.org/abs/2308.00042

Изображение линзированных звезд и сгустков, связанных с гравитационной линзой MACS0647, полученное NIRCam. MACS0647-star-1 выделена зеленой звездочкой, белым отмечены зоны наблюдений NIRSpec

[Goodricke]

Космический телескоп "Джеймс Уэбб" рассмотрел новые детали в сверхновой SN 1987A
 
SN 1987A расположена в 168 000 световых годах в Большом Магеллановом Облаке и уже была объектом наблюдения телескопов. Но чувствительность JWST дала ученым новые детали в структуре сверхновой.
 
Центр изображения, который отчасти напоминает замочную скважину, заполнен плотными сгустками газа и пыли. Вокруг них заметны множество ярких пятен, возникших в результате взаимодействия ударной волны сверхновой с кольцом вокруг центра.

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2023/webb-reveals-new-structures-within-iconic-supernova

[Dayan]

На сайте NASA вышел пресс-релиз об открытии метана и углекислого газа в атмосфере мининептуна K2-18 b:
Webb Discovers Methane, Carbon Dioxide in Atmosphere of K2-18 b.

Напомню, что в 2019 году с помощью телескопа Хаббла в атмосфере мининептуна K2-18 b, обращающегося в зоне обитаемости красного карлика с периодом 32.94 суток, был обнаружен водяной пар на длине волны 1.4 мкм. Более поздние исследования, однако, поставили под сомнение то обстоятельство, что за эту линию отвечает вода. Скорее всего она принадлежит метану. Новое исследование полученного с JWST трансмиссионного спектра подтверждает присутствие метана на планете.
В 2021 году от N. Madhusudhan вышла статья о том, что некоторые планеты размером с мининептун, находящиеся в зоне обитаемости своих звёзд, наподобие K2-18 b, могут являться гикеанами, т.е. планетами со слоем обычной жидкой воды под водородно-гелиевой атмосферой, а значит могут быть благоприятными для существования жизни (хотя более поздние исследования ставят под сомнение возможность существования жидкой воды на мининептунах в консервативной зоне обитаемости). Этот же N. Madhusudhan является ведущим автором и в сегодняшнем исследовании. Обилие метана и углекислого газа, а также нехватка аммиака по мнению авторов подтверждают гипотезу о том, что под богатой водородом атмосферой K2-18 b может существовать водный океан. Первые наблюдения этой планеты с JWST также позволили обнаружить молекулу диметилсульфида (C₂H₆S) – на Земле это вещество в основном является продуктом жизнедеятельности фитопланктона в морской среде. Но открытие диметилсульфида не слишком достоверно, и требует дальнейшей проверки (накопления большего количества наблюдательных данных).


Трансмиссионный спектр мининептуна на картинке ниже. На втором изображении показано представление художника о системе K2-18 с двумя известными в ней планетами.

[Dayan]

Вот сама статья об исследовании атмосферы K2-18 b: https://stsci-opo.org/STScI-01HA2G716KS9YGAGVY1WBVFJ8Y.pdf.

На JWST наблюдали всего два транзита этого мининетуна с помощью инструментов NIRISS и NIRSpec в диапазоне 0.9–5.2 мкм. Обнаружение метана имеет достоверность 5σ, а углекислого газа – 3σ. По объёму их содержание может составлять 1% водородной атмосферы.
Спектр K2-18 b из статьи в прикреплении.

[Foma]

Вот сама статья об исследовании атмосферы K2-18 b: https://stsci-opo.org/STScI-01HA2G716KS9YGAGVY1WBVFJ8Y.pdf.

На JWST наблюдали всего два транзита этого мининетуна с помощью инструментов NIRISS и NIRSpec в диапазоне 0.9–5.2 мкм. Обнаружение метана имеет достоверность 5σ, а углекислого газа – 3σ. По объёму их содержание может составлять 1% водородной атмосферы.

Я бы выразил суть статьи еще проще: есть метан и возможно углекислый газ. Все остальное - игры с моделями и немного хайпа. Диметилсульфиды какие-то, которые получились только при одном специальном сдвиге спектров относительно друг друга и с низкой достоверностью.
Тем не менее, планета интересная. Если есть метан, то должен быть и фотохимический смог и всякая хитрая органика, как на Титане, особенно учитывая активность звезды (карлик М3). И модели действительно отдают предпочтение дымке в верхних слоях. Но все что ниже - покрыто мраком и я, честно говоря, не понял, сможет ли JWST в принципе заглянуть ниже уровня 0.1 бар и разобраться, есть там океан или нет.

[Olweg]

Но водяной пар исключается?

[Foma]

Но водяной пар исключается?

Во всяком случае его менее 0.1% по объему. Вот состав (lg[X]) для разных методов обработки:

[Dayan]

Но водяной пар исключается?

Видимо, полученный спектр – не показывает признаков водяного пара. В статье сказано, что много водяного пара может присутствовать в более глубоких слоях атмосферы, а стратосфера сухая (практически как на Земле). Я согласен с Foma о том, что наблюдаемый спектр – из верхних слоёв (думаю, над тропосферой), а более глубокие слои чем-то скрыты. Но метан и углекислый газ не конденсируются в атмосферах планет с инсоляцией как у Земли, находятся и выше дымок тоже, поэтому могут быть зарегистрированы легче.

[DELVIG]

Да, надо посмотреть. Интересное исследование.

[Goodricke]

DELVIG не видишь выше Ответ #1422?    Dayan уже опубликовал.
@LeMay удаляй сообщение Ответ #1428 .

[DELVIG]

Да. Не увидел. Совсем плохой стал.

[Goodricke]

«Джеймс Уэбб» помог учёным измерить скорость расширения Вселенной и подтвердил кризис в космологии

Учёные провели измерение скорости расширения Вселенной при помощи космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST), и полученные результаты подтвердили, что космология все ещё находится в состоянии кризиса, потому что прежние результаты измерений космического телескопа «Хаббл» (Hubble) оказались верными.

Вселенная может казаться неизменной, но в реальности все наблюдаемые нами объекты разлетаются с огромной скоростью, которая описывается постоянной Хаббла или H₀. Точное значение этой величины установить не удаётся, потому что разные способы её измерения дают разные результаты — разногласия между методами измерения обозначаются как «напряжённость Хаббла».

Первый способ измерить скорость расширения Вселенной — изучение параметров реликтового излучения, возникшего на ранних этапах её существования. Второй — измерение расстояний до объектов с известной собственной светимостью, например, сверхновых или пульсирующих звёзд цефеид. Проблема в том, что первый метод показывает, что скорость расширения Вселенной составляет около 67 километров в секунду на мегапарсек (км/с)/Мпк, а второй даёт около 73 (км/с)/Мпк.

Эти измерения проводились неоднократно, что значительно снижает вероятность ошибки при каждой из оценок. По одной из версий, несоответствие могло быть вызвано тем, что наиболее точные на сегодняшний день данные о цефеидах были получены от одного источника — «Хаббла». Он демонстрирует точность, недоступную земным телескопам, показания которых искажает атмосфера. Но ещё более точными должны быть данные «Джеймса Уэбба», который работает в инфракрасном диапазоне — ему не страшны помехи, вносимые космической пылью.

Группа учёных решила определить постоянную Хаббла при помощи «Джеймса Уэбба». На начальном этапе они направили телескоп на галактику, расстояние до которой известно, чтобы откалибровать телескоп по светимости известных цефеид. После этого учёные провели наблюдение цефеид в других галактиках — в общей сложности 320 объектов. И, несмотря на естественную погрешность измерений «Хаббла», его данные всё-таки согласовывались с показаниями «Джеймса Уэбба». Значение H0 так и осталось равно 73 (км/с)/Мпк, а значит, естественные недостатки конструкции или человеческий фактор не объясняют напряжённость Хаббла.

Учёные до сих пор не знают, что вызывает расхождение. Одним из главным «подозреваемых» остаётся тёмная материя — эта неизученная, но, кажется, фундаментальная сила, вероятно, ускоряет расширение Вселенной.

https://3dnews.ru/1093021/dgeyms-uebb-pomog-uchyonim-izmerit-skorost-rasshireniya-vselennoy-i-podtverdil-krizis-v-kosmologii
https://arxiv.org/abs/2307.15806
https://webbtelescope.org/contents/early-highlights/webb-confirms-accuracy-of-universes-expansion-rate-measured-by-hubble





Показания «Джеймса Уэбба» имеют меньший разброс, чем измерения «Хаббла», но их данные согласуются

[LeMay]

подтвердил кризис в космологии

тёмная материя — эта неизученная, но, кажется, фундаментальная сила, вероятно, ускоряет расширение Вселенной.

  В оригинале процитированного мусора, естественно, нет.

[Foma]

arXiv:2309.07047: Atmospheric Reconnaissance of TRAPPIST-1 b with JWST/NIRISS: Evidence for Strong Stellar Contamination in the Transmission Spectra

Опубликованы результаты трансмиссионной спектроскопии TRAPPIST-1b, полученные при наблюдении двух транзитов в июле прошлого года с помощью NIRISS. Оба спектра сильно испорчены активностью звезды и отличаются даже внешне. В первом случае на диске было пятно (или пятна) на 200 К холоднее фотосферы, во втором - факелы, на 160 К горячее. Тем не менее наблюдения NIRISS дополняют ограничения MIRI на атмосферу TRAPPIST-1b - если она вообще есть, то совершенно точно не водородная (средняя молекулярная масса >9), а давление у поверхности там не более 10^-3 бар.
Кстати в июле MIRI провела 5 наблюдений вторичного транзита TRAPPIST-1b на 12.8 мкм (программа 1279), что должно окончательно подтвердить или опровергнуть планковский спектр с T~500 К и закрыть вопрос с атмосферой.

[Скеп-тик]

Первый способ измерить скорость расширения Вселенной — изучение параметров реликтового излучения, возникшего на ранних этапах её существования. Второй — измерение расстояний до объектов с известной собственной светимостью, например, сверхновых или пульсирующих звёзд цефеид. Проблема в том, что первый метод показывает, что скорость расширения Вселенной составляет около 67 километров в секунду на мегапарсек (км/с)/Мпк, а второй даёт около 73 (км/с)/Мпк.

Не понимаю, почему "постоянная Хаббла" должна быть постоянной? Вселенная эволюционирует, переходя из состояния "газонаполненный шар" к состоянию "струны и войды". Замерить "постоянную Хаббла" на дистанции z=0,1| z=0,2| z=0,3| ... z=1. Не распространяя полученный результат на предыдущие измерения. Если обнаружится возрастание "постоянной Хаббла" от z=0,1 к z=1, то вывод прост: со временем расширение Вселенной замедляется, и измеренные "на сейчас" 67  (по реликтовому излучению) так же верно, как и 73  "на давным давно".

[Goodricke]

Космический телескоп сфотографировал объект Хербига — Аро 211, сформированный потоком газа из новорожденной звезды.

Астрономы изучили с помощью телескопа «Джеймс Уэбб» объект Хербига — Аро 211 (HH 211), расположенный на расстоянии около тысячи световых лет от Земли. Изображение, полученное в инфракрасном диапазоне, раскрывает детали столкновения биполярного потока газа от новорожденной звезды и молекулярного облака.

Объект HH 211 сформирован биполярным потоком газа от протозвезды класса 0. Это «зародыш» звезды, похожей на Солнце. Ее всего несколько десятков лет, а масса протозвезды пока не превышает 8–10% солнечной. Со временем звезда аккрецирует вещество и ее масса вырастет.

На снимке, полученном «Уэббом», видна серия ударных волн на юго-востоке (внизу слева) и северо-западе (вверху справа), а также узкая биполярная струя, которая их питает. Видно, что внутренняя струя «колеблется» с зеркальной симметрией по обе стороны от центральной протозвезды. Это согласуется с наблюдениями в меньших масштабах и предполагает, что протозвезда на самом деле может быть неразрешенной двойной звездой.

Астрономы измерили скорость самых внутренних структур потоков газа: она составляет от 80 до 100 км/с. Скорость ударной волны в системе меньше, чем в известных объектах Хербига — Аро у более старых звезд. Исследователи пришли к выводу, что потоки от самых молодых звезд, таких как в центре HH 211, в основном состоят из молекул, поскольку сравнительно низкие скорости ударных волн недостаточно энергичны, чтобы разбить молекулы на более простые атомы и ионы.

https://hightech.fm/2023/09/14/webb-young-flows
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2023/nasa-s-webb-snaps-supersonic-outflow-of-young-star
https://esawebb.org/images/weic2322b/

[Goodricke]

  В оригинале процитированного мусора, естественно, нет.

Давай подождем и посмотрим, каким будет результат у нового телескопа Евклид. 

[diant]

В оригинале процитированного мусора, естественно, нет.

Это же журнальная статья на 3dnews.ru, и слова "кризис в космологии" стоят в ее заголовке - а это просто требование жанра. Нам еще повезло, что там не было написано, "скорая кончина космологии".
Что касается "темной материи", то на 3dnews написано "темная энергия". Аберрация слов произошла в момент копирования русского текста оттуда сюда. Воистину, неисповедима работа клавиши "Ctrl+V"... Или успели дать кому-то по лбу там и исправить?

[Goodricke]

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» отыскал 21 нового кандидата в коричневые карлики

Астрономы при помощи телескопа «Джеймс Уэбб» отыскали 21 кандидата в ранее неизвестные холодные коричневые карлики, которые находятся в толстом диске и гало Млечного Пути. Работа показывает, что глубокие обзоры неба для наблюдений за далекими галактиками могут быть полезны и при поиске далеких и тусклых субзвездных объектов.

Исследования очень маломассивных (менее 0,07 массы Солнца) звезд и коричневых карликов, представляющих собой субзвездные объекты, важны для понимания того, как различается внутренняя структура объектов в зоне перехода между планетами-гигантами и звездами, эволюции двойных звездных систем и звездного населения Млечного Пути. Однако, чем холоднее такие тела, тем труднее их искать, особенно если дело касается коричневых карликов, излучение от которых лежит, в основном, в инфракрасном диапазоне.

Группа астрономов во главе с Кевином Хейнлайном (Kevin N. Hainline) из Обсерватории Стюарда опубликовала результаты поиска кандидатов в коричневые карлики в фотометрических данных глубоких обзоров неба JADES и CEERS в рамках исследований галактик и скоплений галактик, полученных инфракрасным телескопом «Джеймс Уэбб» при помощи камеры NIRCam.

Итоговая выборка найденных кандидатов в коричневые карлики спектральных типов T и Y включает в себя 21 объект, они находятся на расстояниях от 360 до 13700 световых лет от Солнца. Четыре кандидата могут находиться в гало Млечного Пути, остальные представляют собой население толстого диска галактики.

Эффективные температуры карликов составляют 500–1200 кельвинов, а радиусы варьируются от 0,075 до 0,13 радиуса Солнца. Для семи кандидатов исследователи установили наличие собственного движения с направлением, совпадающим с плоскостью галактики, что доказывает, что они не имеют внегалактической природы.

https://nplus1.ru/news/2023/09/16/jwst-new-bds
https://arxiv.org/abs/2309.03250

Положения найденных кандидатов в коричневые карлики относительно Солнца и диска галактики


Собственное движение некоторых из найденных кандидатов в коричневые карлики по данным космических телескопов

[Goodricke]

Данные «James Webb» указали на обилие углерода в подледном океане спутника Юпитера

Используя космический телескоп «James Webb», астрономы провели наблюдения залежей углекислого газа (CO₂) на поверхности Европы – четвертого по размеру спутника Юпитера. Полученные данные указывают на то, что его источником является глобальный океан, скрытый под ледяной коркой луны.

В октябре 2024 года NASA планирует запустить космический аппарат Europa Clipper, который совершит несколько близких пролетов у спутника с целью дальнейшего изучения возможности существования на нем условий, пригодных для жизни.

https://in-space.ru/dannye-james-webb-ukazali-na-obilie-ugleroda-v-podlednom-okeane-sputnika-yupitera/
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2023/nasa-s-webb-finds-carbon-source-on-surface-of-jupiter-s-moon-europa
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adg4270
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adg4155

Снимок Европы, полученный камерой ближнего инфракрасного диапазона NIRCam «James Webb». Яркие белые области соответствуют регионам Повис и Тара, которые демонстрируют повышенное содержание углекислого газа на поверхности льда.