Космические телескопы «Хаббл» и «Джеймс Уэбб» за годы работы предоставили множество снимков, которые не только эффектны визуально, но и имеют научную ценность. Семь таких изображений позволяют детально рассмотреть процессы звездообразования, гибель звезд, взаимодействие галактик и удаленные области Вселенной.
Один из самых узнаваемых объектов — «Столпы творения» в туманности Орел. Это массивные газопылевые колонны в туманности Орел, расположенной на расстоянии около 6500 световых лет. Их протяженность — примерно пять световых лет. Столпы формируются под воздействием мощного ультрафиолетового излучения от молодых массивных звезд, которое постепенно разрушает газ, создавая причудливые формы. Внутри плотных облаков происходят процессы гравитационного коллапса, приводящие к рождению новых звезд. Если снимок «Хаббла» в видимом свете показывает внешнюю структуру столбов, то инфракрасное изображение «Уэбба» проникает сквозь пыль и обнаруживает протозвезды на ранних стадиях формирования, которые ранее были невидны.
Сверхглубокое поле «Хаббла» составлено из сотен экспозиций, собранных в течение десяти дней в 1995 году. На крошечном участке неба — всего одна тридцатимиллионная часть всей небесной сферы — зафиксировано около 3000 галактик на различных стадиях эволюции. Последующая версия, Сверхглубокое поле, содержит уже почти 10 000 галактик. Самые далекие и красные объекты на снимке существовали, когда возраст Вселенной составлял примерно 800 миллионов лет, то есть менее 6% от ее нынешнего возраста. Это изображение стало одним из самых значимых в астрономии, поскольку позволило заглянуть в эпоху формирования первых галактик.
В 2022 году «Джеймс Уэбб» передал первое глубокое изображение скопления галактик SMACS 0723. На участке неба размером с песчинку видны тысячи галактик. Ключевую роль играет эффект гравитационного линзирования: массивное скопление галактик SMACS 0723, находящееся на переднем плане, своей гравитацией искривляет пространство-время и усиливает свет от еще более далеких галактик позади него. Это позволяет разглядеть объекты, которые в обычных условиях были бы слишком тусклыми. Наблюдения в ближнем инфракрасном диапазоне показывают галактики такими, какими они были миллиарды лет назад, включая одни из самых тусклых инфракрасных объектов, когда-либо наблюдавшихся.
То, что выглядит как горный хребет, на самом деле является краем гигантской газовой полости внутри туманности Киля, на расстоянии около 7600 световых лет. Полость образовалась под воздействием ультрафиолетового излучения и звездных ветров от массивных молодых звезд, которые буквально выдувают газ и пыль из центральной области. Камера NIRCam «Уэбба» зафиксировала ранее скрытые участки, где активно формируются новые звезды. Инфракрасный диапазон позволяет видеть сквозь плотную пыль, которая полностью блокирует видимый свет, поэтому астрономы впервые получили возможность детально наблюдать процессы звездообразования в этой области.
Туманность Южное Кольцо — результат сброса внешних слоев умирающей звезды. Наблюдения «Уэбба» показали, что в центре системы находятся не одна, а две звезды. Более тусклая из них является источником выбрасываемого вещества, а ее более яркий компаньон своей гравитацией влияет на форму и динамику расширяющихся оболочек газа и пыли. Инструменты NIRCam и MIRI дали два разных изображения: в ближнем инфракрасном диапазоне видны звезды и детали структуры, а в среднем инфракрасном — холодная пыль и молекулярный газ, что позволяет изучить химический состав выброшенного вещества.
Квинтет Стефана — это группа из пяти галактик, находящаяся примерно в 290 миллионах световых лет от Земли. Четыре из пяти галактик находятся в процессе тесного гравитационного взаимодействия — они постепенно сближаются, сталкиваются и обмениваются веществом. На совместном изображении, полученном с помощью NIRCam и MIRI, видны структуры, образованные приливными силами: удлиненные хвосты из газа и звезд, области активного звездообразования, вызванные сжатием межзвездного газа при столкновениях. Инфракрасные наблюдения позволяют одновременно изучать как звездное население галактик, так и распределение холодной пыли.
Крабовидная туманность находится на расстоянии около 6500 световых лет в созвездии Тельца и представляет собой расширяющиеся остатки звезды, взорвавшейся как сверхновая в 1054 году. В центре сохранилась быстро вращающаяся нейтронная звезда — пульсар, который излучает мощные потоки энергии. На снимках «Хаббла» видна сложная волокнистая структура из газа и пыли, расходящаяся от центра. Последние наблюдения позволили астрономам измерить скорость расширения туманности, сравнив снимки за разные десятилетия. Каждый газовый компонент имеет свою плотность и температуру, что отражается в цвете — это превращает туманность в динамическую запись продолжающегося процесса расширения после звёздного взрыва.
В целом эти снимки иллюстрируют возможности космических телескопов как инструментов для изучения Вселенной. Каждое изображение — это не только визуальный материал, но и данные о составе, движении и эволюции космических объектов, полученные на разных длинах волн.
Читайте также: Спутник CosmoCube отправится за Луну, чтобы изучать сигналы возрастом 13,5 миллиардов лет