До какой глубины в космос заглядывает самый мощный телескоп

В 1608 году голландский оптик Ханс Липперсей создал первый в истории телескоп, что кардинально изменило наши представления о вселенной. Его устройство использовало простые линзы для увеличения изображений примерно в три раза, но было лишь началом грандиозных технологических прорывов. Спустя века ученые усовершенствовали конструкцию и расширили возможности инструментов для наблюдения космоса, открыв перед человечеством невероятные горизонты — от ярких звезд до далеких галактик, сокрытых за слоями межзвездной пыли. Текущие достижения позволяют говорить о пределах видимости самых мощных телескопов. Итак, насколько далеко сейчас можно заглянуть в глубины космоса? Какая техника действительно способна разглядеть объекты на сотни миллионов или даже миллиарды световых лет от Земли? Эти вопросы не дают покоя астрономам и любителям астрономии, ведь от них зависит понимание рождения Вселенной и её развития.

Самый мощный телескоп в мире — что он представляет?

На сегодняшний день лидером по возможностям является Космический телескоп Джеймса Уэбба (James Webb Space Telescope, JWST), запущенный в декабре 2021 года. Этот гигантский телескоп оснащен уникальной системой детекторов инфракрасного излучения, позволяющих ему проникать сквозь облака межзвездной пыли и обнаруживать объекты, невидимые для других инструментов. В отличие от своего предшественника — Габбла (Hubble Space Telescope), работающего с видимым и ультрафиолетовым светом, JWST настроен на инфракрасные диапазоны, что существенно расширяет его возможности.

Но чем именно обусловлена его уникальность? Главное преимущество — огромный размер зеркала, диаметром 6,5 метров, которое собирает больше света, чем любой другой телескоп, находящийся на орбите или на Земле. Для сравнения: у Габбла диаметр зеркала составляет всего 2,4 метра. Большая площадь сборки света позволяет JWST обнаруживать объекты, удалённые на миллиарды световых лет, и восстанавливать изображения древнейших эпох после Большого взрыва.

Как работает принцип наблюдения и что делает JWST особенным?

Основное достоинство космических телескопов — отсутствие атмосферных искажений и шума, которые мешают наземным приборам. Земная атмосфера поглощает значительную часть инфракрасного излучения, и это существенно ограничивает возможности земных телескопов. В космосе же, в удаленной точке Лагранжа, примерно в 1 миллионе миль от Земли, JWST находится в ситуации абсолютной чистоты наблюдений.

«Космический телескоп Джеймса Уэбба способен заглянуть почти на 98% в прошлое — к моменту, когда Вселенная была всего около 300 миллионов лет после Большого взрыва», — говорит профессор астрономии Питер Якобсен из Копенгагенского университета. Это превышает ожидания специалистов и открывает уникальные возможности по изучению ранней истории вселенной.

Инфракрасные детекторы позволяют JWST улавливать и анализировать свет, который «перекрашен» за миллиарды лет расширением Вселенной и красным смещением. Это означает, что телескоп способен видеть объекты, которые были бы незаметны при видимом свете даже при наличии мощных наземных обсерваторий.

До какой дистанции способен заглянуть JWST?

Чтобы понять пределы видимости, нужно учесть два ключевых фактора: скорость расширения Вселенной и скорость распространения света. Свет, который мы видим сегодня, был излучен миллиарды лет назад, и именно он сохраняет «отметки времени» о ранних эпохах космоса. Для измерения расстояний используются понятия красного смещения (редшита), которое отражает степень расширения пространства между объектом и наблюдателем.

На сегодняшний день ведется активное исследование галактики JADES-GS-z14-0, которая по красному смещению относится к эпохе примерно 13,7 миллиарда лет назад, то есть чуть больше сотни миллионов лет после Большого взрыва. Это одна из самых далеких наблюдаемых галактик, зафиксированная с помощью JWST. Аналогичные объекты, такие как MoM-z14, могут находиться чуть ближе, около 280 миллионов лет после Большого взрыва, что делает их важными «окнами» в раннюю космическую эпоху.

Стоит отметить, что эти измерения — результат сложных расчетов на основе анализа красных смещений и моделирования расширения вселенной. Ученые утверждают, что с помощью JWST удалось «заглянуть» в космос настолько глубоко, что он показывает изображения тех времен, когда вселенная была всего лишь несколько сотен миллионов лет от своего рождения.

Почему инфракрасное наблюдение так важно?

Большая часть ранних объектов в космосе скрыта за толстым слоем межзвездной пыли, которая блокирует видимый свет. Именно инфракрасное излучение способно пройти через эти облака, позволяя астрономам видеть галактики, звезды и даже возможные признаки первых условий для появления жизни. Это делает JWST уникальным инструментом для изучения происхождения структуры вселенной.

Кроме того, инфракрасное излучение длинных волн помогает измерять скорость расширения и возраст отдельных объектов, что дает более точные параметры для моделирования истории космоса.

Что ожидает нас в будущем?

Уже сейчас появились планы по созданию новых телескопов, которые смогут превзойти возможности JWST. Например, Китай разрабатывает космический телескоп Китайская орбитальная обсерватория, оснащенный технологиями, способными обнаруживать более широкий спектр волн и получать более четкие изображения. Также исследовательские группы заявляют о создании наземных обсерваторий следующего поколения, способных работать при низкой температуре и с минимальными искажениями.

Тем не менее, важно понимать, что пределы видимости любого телескопа ограничены физическими законами и технологиями. Потенциал наших инструментов постоянно расширяется, открывая новые горизонты и отвечая на вопросы о таинственной истории и развитии Вселенной.

Заключение

Космический телескоп Джеймса Уэбба демонстрирует колоссальные возможности по исследованию глубин космоса, позволяя увидеть объекты, существовавшие всего несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва. Его способность заглядывать так далеко обусловлена большим размером зеркала и использованием инфракрасных технологий, которые превосходят возможности предыдущих приборов, таких как Габбл. В будущем, по мере развития технологий, мы сможем смотреть еще дальше, к самым древним структурам и событиям во Вселенной — к ее самым истокам.