JWST - Космический телескоп имени Джеймса Уэбба

[Goodricke]

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» случайно отыскал изолированную спокойную карликовую галактику

Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» случайно обнаружил новую изолированную спокойную карликовую галактику. Предполагается, что активное звездообразование в ней затухло около миллиарда лет назад, что выделяет галактику на фоне других подобных систем.

Динамика звездообразования и причины его затухания являются одними из важнейших вопросов при исследованиях карликовых галактик. В частности, изолированные классические карликовые галактики (звездные массы 10⁷—10⁹ масс Солнца) обычно выглядят как звездообразующие, за исключением некоторых систем, однако возможно, что это лишь видимый эффект из-за недоучета ультрадиффузных галактик с низкой поверхностной яркостью, которые трудно обнаруживать.

Группа астрономов во главе с Тимом Карлтоном (Timothy Carleton) из Университета штата Аризона сообщила об открытии изолированной карликовой галактики PEARLSDG, которое носило случайный характер. Оно было сделано при анализе данных наблюдений камеры NIRCam «Джеймса Уэбба» за далеким скоплением галактик CLG1212 в рамках программы PEARLS (Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science). В дальнейшем за обнаруженной галактикой наблюдала обсерватория Лоуэлла, использовались также архивные данные обзора SDSS, телескопов «Спитцер» и GALEX.

Расстояние до галактики, определенное по различимым звездам ветви красных гигантов, составило тридцать мегапарсек, а звездная масса — 1,7×10⁷ массы Солнца. Текущая скорость звездообразования составляет 4×10^-4 масс Солнца в год, предполагается, что активное звездообразование в PEARLSDG прекратилось более одного миллиарда лет назад. Тушение звездообразования может быть связано как с процессами внутри галактики, так и потенциальным эпизодом взаимодействия с близлежащей массивной галактикой SDSS J121156.80+273835.5, мимо которой она могла пролететь в ​​прошлом.

https://nplus1.ru/news/2024/02/03/serendipitous-dwarf
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ad1b56

[Goodricke]

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» нашел необычно рано сформировавшую звезды далекую спокойную галактику

Космический инфракрасный телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил очень далекую массивную спокойную галактику, звездное население которой сформировалось раньше, чем это предсказывается моделью холодной темной материи. Это может означать, что существуют еще не обнаруженные популяции галактик в ранней Вселенной, которые были способны очень быстро наращивать звездную массу, а текущие теоретические механизмы роста галактик необходимо корректировать.

Группа астрономов во главе с Карлом Глейзбруком (Karl Glazebrook) из Технологического университета Суинберна опубликовала результаты определения свойств очень далекой спокойной галактики ZF-UDS-7329 путем анализа данных наблюдений инструментов NIRSpec и NIRCam «Джеймса Уэбба», полученных в августе 2022 года. Эту галактику выбрали целью для изучения из-за очень красного цвета в сочетании с большой звездной массой и неточного значения красного смещения.

Спектроскопическое красное смещение галактики составляет 3,205. Это означает, что излучение от нее шло до Земли 11,5 миллиарда лет. В зависимости от модели, ее общая звездная масса составляет (1-1,7)×10¹¹ масс Солнца. Она не демонстрирует признаков остаточного звездообразования или активного ядра. При этом ее звездное население очень старо и сформировалось около 1,3-1,6 миллиарда лет назад от возраста галактики (при z около 11) — в эпоху, когда гало темной материи с массами более 10¹¹ масс Солнца, содержащие по оценкам около 16 процентов барионного вещества, еще не возникли, исходя из моделирований.

Ученые предполагают, что объяснить такие аномальные свойства галактики могут быстрое наращивание звездной массы в нескольких менее массивных гало, которые затем слились; экзотические модели темной материи, которые могли создавать массивные гало в ранней Вселенной; или комбинация этих гипотез. В любом случае пока что речь идет об одной подобной необычной системе, а для более точных выводов необходимо открыть другие аналогичные галактики.

https://nplus1.ru/news/2024/02/21/zf-uds-7329
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07191-9

[DELVIG]

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил лучшее на сегодняшний день доказательство излучения нейтронной звезды внутри остатка хорошо известной и недавно наблюдаемой сверхновой, известной как SN 1987A. Слева — снимок NIRCam, сделанный в 2023 году. На изображении в правом верхнем углу показан снимок в линии излучения ионизированного аргона (Argon II), полученный спектрографом среднего разрешения (MRS) прибора MIRI (Mid-Infrared Instrument). На изображении в правом нижнем углу показан снимок в линии многократно ионизированного аргона, полученный спектрографом ближнего инфракрасного диапазона NIRSpec. Оба инструмента показывают сильный сигнал из центра остатка сверхновой. Это указывает   группе исследователей на то, что там находится источник излучения высокой энергии, скорее всего, нейтронная звезда.

https://science.nasa.gov/missions/webb/webb-finds-evidence-for-neutron-star-at-heart-of-young-supernova-remnant/

[Goodricke]

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил красную сверхмассивную черную дыру

Группа астрономов обнаружила чрезвычайно красную сверхмассивную черную дыру в ранней Вселенной. Об открытии сообщается в журнале Nature.

Наблюдения были проведены с помощью космического телескопа имени Джеймса Уэбба (JWST). Ученые выявили на снимках галактического скопления Abell 2744 подвергшийся гравитационному линзированию квазарный объект. Он выглядел как три красные точки, которые на самом деле являются скопированным линзой одним объектом, существовавшим, когда Вселенной было только 700 миллионов лет.

Используя спектры, ученым удалось подтвердить, что красный компактный объект был галактикой с активным ядром, внутри которой находится сверхмассивная черная дыра. Газ вращается в гравитационном поле черной дыры и достигает очень высоких скоростей, которые не наблюдаются в других частях галактики. Из-за доплеровского сдвига свет, излучаемый аккрецирующим материалом, смещается в красную сторону с одной стороны и в синюю область с другой стороны диска.

Кроме того, оцениваемая масса черной дыры оказалась чрезмерно высокой по сравнению с массой родительской галактики. В настоящее время ученые точно не знают механизмов образования таких черных дыр, однако считается, что они возникают в результате прямого коллапса гигантских газовых облаков.

https://lenta.ru/news/2024/02/27/b-hole/
https://phys.org/news/2024-02-astronomers-extremely-red-supermassive-black.html
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07184-8

[Goodricke]

Новый снимок от JWST

На новом изображении мы видим спиральную галактику с перемычкой, расположенную в 35 миллионах световых лет от нас в созвездии южного полушария Сетка. Объект удаляется ежесекундно примерно на 1300 километров.

Фотография является результатом комбинирования данных приборов среднего и ближнего инфракрасных диапазонов. MIRI показывает нам свечение межзвездной пыли, будущие строительные материалы для новых звезд, а NIRCam открывает звезды за огромных количеством плотных облаков газа и пыли.

NGC 1559 – одиночная галактика, не входящая ни в какую группу галактик и не имеющая ближайших соседей.

https://esawebb.org/images/potm2402a/

[Goodricke]

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» получил снимок одной из самых древних галактик

С помощью камеры ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam) космический телескоп «James Webb» получил самый детальный на сегодня снимок галактики GN-z11, являющейся одной из древнейших среди всех известных. Свет от нее был испущен, когда возраст Вселенной составлял всего 430 миллионов лет.

«В данных нам удалось отследить очертания галактики GN-z11, а также идентифицировать в ее центре компактный источник, который, вероятно, является аккреционным диском, окружающим сверхмассивную черную дыру», – отмечают участники наблюдений.

Астрономам также удалось найти намеки на присутствие в окружающем галактику GN-z11 гало скопления газообразного гелия.

«Спектральный анализ не показал наличия в этой области других элементов, поэтому мы считаем, что данные скопления являются нетронутыми, то есть почти полностью состоят из водорода и гелия, оставшихся после Большого взрыва, и не загрязнены более тяжелыми элементами», – пояснили участники наблюдений.

Теоретические расчеты и моделирование областей вблизи древнейших массивных галактик, аналогичных GN-z11, предполагают, что в окружающих их гало должны были сохраниться очаги первозданного газа, в которых впоследствии формировались самые первые звезды во Вселенной – звезды населения III.

https://in-space.ru/james-webb-poluchil-snimok-odnoj-iz-samyh-drevnih-galaktik/
https://science.nasa.gov/missions/webb/webb-unlocks-secrets-of-one-of-the-most-distant-galaxies-ever-seen/

[vika vorobyeva]

Сегодня в Архиве – статья о наблюдениях NIRISS/SOSS+NIRSpec/G395H на JWST теплого мини-нептуна TOI-270 d:
https://arxiv.org/pdf/2403.03325.pdf

TOI-270 d –мини-нептун радиусом 2.22 ± 0.07 радиусов Земли и массой 4.8 ± 0.5 масс Земли, вращающийся вокруг красного карлика спектрального класса M3V с периодом 11.38 суток. Его эффективная температура оценивается в 384 ± 10 К в предположении нулевого альбедо и 351 ± 10 К в предположении альбедо, равного 0.3.
6 февраля 2024 года авторы пронаблюдали один транзит TOI-270 d с помощью NIRISS/SOSS в диапазоне 0.6-2.8 мкм, а 13 октября 2023 года – с помощью NIRSpec/G395H в диапазоне 2.7-5.2 мкм. Тем самым был получен трансмиссионный спектр TOI-270 d в диапазоне 0.6-5.2 мкм.
В трансмиссионном спектре планеты доминируют сильные полосы метана, который обнаружен с достоверностью 9.4 сигма. Также хорошо заметны полосы углекислого газа (достоверность обнаружения 4.8 сигма). Неуверенно обнаружены водяной пар (2.5 сигма) и сероуглерод CS₂ (2.6 сигма). Средний молекулярный вес атмосферных газов оказался неожиданно большим – 5.5 ± 1.2. Это означает, что помимо водорода и гелия там много других, более тяжелых молекул. Металличность атмосферы оценили в 225 ⁺⁹⁸/_-86, отношение количества атомов O/H равно 0.114 ± 0.05, C/H – 0.30 ± 0.18. Количество (по числу молекул) углекислоты и метана примерно одинаковое в пределах погрешностей. При этом аммиак не обнаружен, на его содержание наложен верхний предел в 54 ppm на уровне давления ~1 мбар.
Измеренная температура фотосферы в области терминатора – 372 ± 40 К. Атмосфера почти безоблачная.

Авторы оценили массу железокаменного ядра TOI-270 d в 90 ± 4%. Они полагают, что планета представляет собой суперземлю с водородной атмосферой, которая обогатилась тяжелыми газами за счет взаимодействия с лавовым океаном.

[Goodricke]

Обнаружена древнейшая «мертвая» галактика из известных

Анализ обзора космического телескопа «James Webb» привел к открытию древнейшей «мертвой» галактики среди всех известных – спустя всего 700 миллионов лет после Большого взрыва она уже прекратила формировать новые звезды. Это стало полной неожиданностью, так как данный период в истории Вселенной считается очень активной фазой звездообразования.

На данный момент астрономы точно не знают, что заставило галактику, получившую обозначение JADES-GS-z7-01-QU, прекратить формирование новых звезд. Возможно, в ранней Вселенной все происходило быстрее и драматичнее, или эволюция галактик включала циклы перехода из фазы звездообразования в состояние покоя и угасания, а затем обратно.

«Вероятно, это галактика прожила стремительную короткую жизнь и умерла молодой. Звездообразование в ней происходило быстро и почти так же быстро прекратилось, что неожиданно для столь раннего этапа эволюции Вселенной. Однако пока неясно, является ли ее погасшее состояние временным или постоянным и что заставило прекратить образование новых звезд», – рассказывают авторы открытия.

Астрономы полагают, что звездообразование может быть замедлено или остановлено различными факторами, и все они лишают галактику газа, необходимого для образования новых звезд.

«Внутренние факторы, такие как сверхмассивная черная дыра или обратная связь от формирования звезд, могут выталкивать газ из галактики, быстро подавляя звездообразование. С другой стороны, газ может очень быстро расходоваться, и, если он не будет своевременно поступать из окрестностей галактики, это также приведет к ее смерти», – пояснили авторы открытия.

По оценкам астрономов, галактика JADES-GS-z7-01-QU обладает относительно низкой массой, примерно такой же, как у Малого Магелланова облака, являющегося спутником Млечного Пути. Другие известные «погасшие» галактики в ранней Вселенной гораздо более массивные.

«Хотя на момент наблюдения JADES-GS-z7-01-QU кажется мертвой, вполне возможно, что за 13 миллиардов лет, прошедших с тех пор, она вернулась к жизни и снова начала формировать новые звезды. Мы продолжим искать в ранней Вселенной другие галактики, подобные этой, и это поможет нам установить ограничения на то, как и почему некоторые из них перестают образовывать звезды», – заключили авторы открытия.

https://in-space.ru/obnaruzhena-drevnejshaya-mertvaya-galaktika-iz-izvestnyh/
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07227-0

[DELVIG]

Астрономы обнаружили "водный мир с кипящим океаном" в глубоком космосе

Возможное открытие, сделанное телескопом Джеймса Уэбба, вызывает разногласия по поводу условий на поверхности планеты
Астрономы наблюдали далекую планету, которая могла быть полностью покрыта глубоководным океаном.
Наблюдения, проведенные космическим телескопом Джеймса Уэбба НАСА (JWST), выявили водяной пар и химические признаки метана и углекислого газа в атмосфере экзопланеты, которая в два раза больше Земли  и находится на расстоянии около 70 световых лет. По мнению исследователей из Кембриджского университета, эта химическая смесь соответствует водному миру, где океан покрывал бы всю поверхность, и имел богатую водородом атмосферу.

https://amp.theguardian.com/science/2024/mar/08/astronomers-detect-waterworld-with-a-boiling-ocean-in-deep-space

[Бобр-99]

Астрономы наблюдали далекую планету, которая могла быть полностью покрыта глубоководным океаном.

То есть не покрыта? Подумайте что вы пишете..

[vika vorobyeva]

Астрономы обнаружили "водный мир с кипящим океаном" в глубоком космосе

Это они про TOI-270 d?
Там не кипящий океан, там водяной пар в атмосфере переходит в закритический флюид, как углекислота в атмосфере Венеры. Т.е. никакого океана нет, а есть все более плотная и горячая атмосфера, простирающаяся до лавового океана.

[DELVIG]

Да, интерпретация научных данных - это, как правило, может быть спорно.

[Wert]

Т.е. никакого океана нет, а есть все более плотная и горячая атмосфера, простирающаяся до лавового океана.

Ну почему. Там может быть густая дымка за счет фотохимии, которая будет охлаждать поверхность. В итоге и океан будет.

[Olweg]

Давления слишком высоки, дымка тут не поможет.

[Vavanzer]

Давления слишком высоки, дымка тут не поможет.

Еще и недра кипятят нижние слои! Обогащают чем попало.   Страшный бульен там наверное! Шкура сразу слезет от купания в таких водах, даже если охладить!

[Dayan]

Это они про TOI-270 d?
Там не кипящий океан, там водяной пар в атмосфере переходит в закритический флюид, как углекислота в атмосфере Венеры. Т.е. никакого океана нет, а есть все более плотная и горячая атмосфера, простирающаяся до лавового океана.

10% летучих веществ (как сказано в приведённой Вами статье, в оболочке примерно 40% массы водорода-гелия и 60% массы "тяжёлых" летучих – метана, воды, угарного газа и др.) от массы 4.8 M⊕, занимающих не менее 60% видимого объёма планеты – это не просто плотная и горячая атмосфера над лавовым океаном, а значительная оболочка с особыми условиями и составом, т.е. TOI-270 d – это не суперземля – горячий аналог Венеры. Давление на условном лавовом океане превышает 200 тыс бар. Про температуру сказать сложнее, но не менее 3000 K точно. Учитывая взаимную растворимость горных пород и воды (и/или водорода, метана и др.) при больших давлениях (см., например, эту статью, или эту; к примеру, вода уже при давлениях около 50 тыс бар становится полностью смешиваемой с расплавом), чёткого раздела сверхкритический флюид – лавовый океан там просто нет. Это не аналог планет земной группы с чёткими разделами фаз, а скорее горячий аналог планет-гигантов в Солнечной системе по структуре, но понятно, что статья о TOI-270 d не про это.

Авторы оценили массу железокаменного ядра TOI-270 d в 90 ± 4%. Они полагают, что планета представляет собой суперземлю с водородной атмосферой, которая обогатилась тяжелыми газами за счет взаимодействия с лавовым океаном.

Только не совсем понятно как скалистая протопланета могла аккумулировать водорода в несколько процентов своей финальной массы, и при этом не аккумулировать значительного количества воды. Как говорят авторы статьи, если бы вода доминировала в оболочке TOI-270 d, то средний молекулярный вес атмосферы превышал бы 13 вместо наблюдаемого значения ~ 5.5. А значит TOI-270 d образовалась внутри линии льда протопланетного диска. Но ведь водород должен в первую очередь выметаться из диска излучением звезды, и только потом вода, а не наоборот. "Линия льда" водорода находится гораздо дальше линии льда воды.
Интересная загадка, и я думаю, что в случае с TOI-270 d может существовать и какое-то другое объяснение, чем предложенное авторами. Возможно в атмосфере вещества каким-то образом всё же стратифицируются, например, что облака в глубине всё-таки есть (правда не из воды, метана и углекислого газа), и они действуют как некая ловушка для воды и др., а наблюдения на JWST показывают картину верхнего слоя атмосферы.

[Goodricke]

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» впервые оценил состав поверхности пары транснептуновых объектов

Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» впервые оценил состав поверхности двойной системы транснептуновых объектов. Оба тела из пары Мор—Сомн обладают схожим составом и сравнимыми размерами, что вписывается в идею их рождения за счет коллапса облака гальки в протосолнечном диске.

https://nplus1.ru/news/2024/03/07/mors-somnus
https://www.aanda.org/articles/aa/abs/2024/01/aa48222-23/aa48222-23.html

Изображение системы, полученное интегральным полевым блоком NIRSpec

[Goodricke]

Джеймс Уэбб и Хаббл подтверждают скорость расширения Вселенной, но вопрос остается открытым

https://new-science.ru/rossiya-i-kitaj-postroyat-yadernyj-reaktor-na-lune/
https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Webb/Webb_Hubble_confirm_Universe_s_expansion_rate
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ad1ddd


Сравнение изображений Хаббла и Уэбба переменной звезды цефеиды

[Goodricke]

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» надежно нашел этанол в ледяных пылинках вокруг молодых протозвезд

Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» однозначно обнаружил ряд сложных органических молекул, включая этанол и метилформиат, в составе льдов на поверхности пылинок в протозвезде NGC 1333 IRAS 2A и области звездообразования IRAS 23385+6053. Это говорит о том, что подобные молекулы могут рождаться внутри ледяных мантий пылинок и затем попадать в состав комет.

Группа астрономов во главе с Уиллом Роча (Will Rocha) из Лейденского университета в Нидерландах сообщила о надежном обнаружении ряда сложных органических молекул в среде вокруг протозвезды NGC 1333 IRAS 2A и области звездообразования IRAS 23385+6053. Спектроскопические наблюдения велись в среднем инфракрасном диапазоне при помощи прибора MIRI «Джеймса Уэбба» в рамках программы JOYS+ (JWST Observations of Young protoStars), а затем сравнивались с лабораторными инфракрасными спектрами для разных льдов.

IRAS 23885+6053 представляет собой массивную (около 220 масс Солнца) область звездообразования, погруженное в родительское молекулярное облако. NGC 1333 IRAS 2A является маломассивной протозвездой класса 0, горячим компактным сгустком, расположенным в молекулярном облаке NGC 1333 в созвездии Персея.

Ученые достоверно обнаружили признаки метанового льда, а также формиат-иона, цианат-иона, этанола, метилформиата, ацетальдегида и диоксида серы в составе льдов на поверхности пылинок в исследованных областях. Сообщается также о предварительном обнаружении в твердой фазе уксусной кислоты.

https://nplus1.ru/news/2024/03/14/jwst-protostars
https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2024/03/aa48427-23/aa48427-23.html
https://science.nasa.gov/missions/webb/cheers-nasas-webb-finds-ethanol-other-icy-ingredients-for-worlds/

[vika vorobyeva]

Получен трансмиссионный спектр суперземли LHS 1140 b: https://arxiv.org/pdf/2403.13265.pdf

LHS 1140 b – суперземля массой 5.6 ± 0.2 масс Земли и радиусом 1.73 ± 0.03 радиусов Земли вращается вокруг красного карлика спектрального класса M4.5 с орбитальным периодом 24.7 суток, ее температурный режим близок к температурному режиму Марса. На диаграмме Масса-Радиус планета лежит немного выше линии силикатов, а значит, она должна содержать какое-то количество летучих – или водорода с гелием, или воды.
Сегодня в Архиве вышла статья о наблюдениях транзитов этой планеты на NIRSpec/JWST. Авторы получили трансмиссионный спектр в диапазоне от 1.665 до 5.175 мкм. Спектр оказался практически плоским. Авторы исключили водородно-гелиевую атмосферу, даже в 100 раз обогащенную тяжелыми элементами (в такой атмосфере были бы сильны полосы метана и углекислоты, а их нет).
Авторы рассмотрели также водородную атмосферу с высотными облаками. Облака в таком сценарии должны располагаться на высоте 10^{2.8 ± 0.5} Па, т.е. где-то 6 миллибар. Непонятно, из чего их делать - облака из водяного льда должны располагаться глубже в атмосфере, как и облака из гидросульфида аммония, а аммиак в атмосфере LHS 1140 b не конденсируется.
Байесов анализ привел авторов к выводу, что в атмосфере LHS 1140 b доминирует азот, возможно, с приличной долей углекислоты. Водяной пар конденсируется в холодной ловушке, и в верхней атмосфере его мало.
В будущем авторы надеются зарегистрировать полосу углекислоты, ожидаемая глубина которой 20 ppm в лучах с длиной волны 4.2 мкм, но для этого надо пронаблюдать не менее 9 транзитов LHS 1140 b, что с учетом загруженности телескопа может занять несколько лет.