Имеется ли телескоп, который видит дальше чем Джеймс Уэбб?

[Ruslan_Sharipov]

Согласно Википедии инфракрасный космический телескоп Джеймс Уэбб видит в диапазоне длин волн 0,6—28,3 мкм. Согласно той же Википедии пик интенсивности реликтового излучения соответствует длине волны в 1,9 мм = 1900 мкм. Между 28,3 мкм и 1900 мкм лежит довольно большой диапазон длин волн, на которых можно было бы заглянуть дальше по расстоянию (красному смещению) и ближе к Большому Взрыву. Имеются ли телескопы в этом диапазоне? Если нет, то планируется ли их создание и возможно ли создание таких аппаратов в принципе?

[Dmitriy40]

Ruslan_Sharipov
Вы понимаете что яркий УФ источник может быть виден в оптике (тем же телескопом Планка или всеми наземными) вплоть до z=70? Вопрос только откуда ему там взяться, среди газа-то.
А суперяркий рентгеновский источник будет виден в оптике и до z=1000, прям до реликта. И тоже, откуда ему тогда взяться.
Плюс пик спектра конечно дело хорошее, но излучение есть и помимо пика, так что и существующими телескопами, особенно радио, должны быть видны источники на z>15. Если они там есть и достаточно яркие.
Ну и полоса Уэбба, до 28мкм, это же обычные красные звёзды вплоть до z=40 (а голубые гиганты и до z=60), куда уж дальше-то, их там просто физически не было.
Проблема скорее не в полосе, а в площади зеркала, те далёкие объекты слишком слабы (и значит что никаких суперярких УФ и рентгеновских объектов тогда не было, иначе бы уже заметили обычными оптическими телескопами).
Так что вопрос некорректен, зависит от объектов, которые хотите наблюдать.

[Booker48]

Ruslan_Sharipov в сообщении #1639881 писал(а):

Между 28,3 мкм и 1900 мкм лежит довольно большой диапазон длин волн ... Имеются ли телескопы в этом диапазоне?

Имелись. Спитцер и Гершель.

[Ruslan_Sharipov]

Dmitriy40 в сообщении #1639882 писал(а):

Так что вопрос некорректен, зависит от объектов, которые хотите наблюдать.

Ну конечно же хочется наблюдать те самые галактики в ранней вселенной, которые нашёл Джеймс Уэбб и сделал сенсацию, только в ещё более молодой вселенной.

[Dmitriy40]

Ruslan_Sharipov
Пока особой сенсации он не сделал, это лишь пиар в СМИ. Как бы не 2/3 далёких галактик оказались ошибками интерпретации косвенных измерений. А оставшиеся в принципе почти укладываются в текущие теории рождения галактик. Так что вероятно всё обойдётся небольшими поправками в механизмы формирования галактик.
А насчёт видеть - так его полосы хватает с запасом, я же выше прикинул и для обычны красных звёзд, и для голубых гигантов, или Вам и z=50 мало? А раньше просто не было звёзд и галактик, не на что смотреть, их даже на z>20 (примерно) в общем уже не должно быть. И чем дальше/раньше, тем мельче объекты и у них ниже яркость, так что важнее площадь зеркала. Странно правда что не видим взрывов сверхновых, уж они то весьма яркие. Или видим, просто это не сенсация и об этом в СМИ не пишут.

[Ruslan_Sharipov]

Dmitriy40 в сообщении #1639900 писал(а):

Странно правда что не видим взрывов сверхновых, уж они то весьма яркие. Или видим, просто это не сенсация и об этом в СМИ не пишут.

А какую площадь неба должен сканировать Джеймс Уэбб, чтобы ежедневно видеть вспышки сверхновых в ранней вселенной? Может ли он столько сканировать?

[Dmitriy40]

Зачем ежедневно. Да и не сканирует он, а подолгу (недели если не ошибаюсь) смотрит в одну точку. Зато видит сразу не одну звезду или галактику, а сколько влезет в поле зрения.

Прикинем: в нашей Галактике 100млрд звёзд, гигантов среди них пусть даже 1%, это миллиард. В ранней вселенной галактики могли быть меньше, снизим ещё вдесятеро, 100млн. Живут гиганты скажем 10млн лет, значит каждый год в каждой галактике должно взрываться 10 сверхновых. Если Уэбб видит хотя бы 10 далёких галактик одновременно, то 100 сверхновых в год это в среднем каждые три дня. Уж столько он явно смотрит в одну точку, должен видеть. Правда оценка получилась как-то слишком уж на пальцах, если занизить оценку на порядок (меньше далёких галактик видит одновременно или живут звёзды дольше), то может и не увидеть за каждый сеанс. Надо поточнее данные искать.

UPD.
Мда, сообщают лишь о сверхновой на z=2.2 (3млрд лет после БВ), не дальше.
Не очень понятно почему в наблюдаемых молодых галактиках не вспыхивают сверхновые. Вероятно или те галактики ещё меньше, или гиганты рождаются сильно реже 1%.

[Anton_Peplov]

Про наблюдения далеких объектов "Уэббом" нужно понимать следующее:
1. Почти все определенные им $z$ - фотометрические. Т.е. не строили полноценный спектр (что требует высокого отношения сигнал/шум, т.е. либо яркого источника, либо долгих наблюдений), а измерили блеск в нескольких широких спектральных полосах. Такой метод определения $z$ имеет большую систематическую погрешность и, более того, подвержен непредсказуемым сильным ошибкам. Если у галактики нетипичный спектр, то можно завысить $z$ в несколько раз.
2. Однако, если хотя бы большая часть измеренных фотометрических $z$ подтвердится спектроскопическими наблюдениями, это действительно будет похоже на переворот в теориях образования галактик, а может быть, и в $\Lambda CDM$-модели. См., например:
Boylan-Kolchin, M. Stress testing ΛCDM with high-redshift galaxy candidates. Nat Astron 7, 731–735 (2023). https://doi.org/10.1038/s41550-023-01937-7
Labbé, I., van Dokkum, P., Nelson, E. et al. A population of red candidate massive galaxies ~600 Myr after the Big Bang. Nature 616, 266–269 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-05786-2
3. Если же большинство измеренных фотометрических $z$ окажется ошибкой, то это тоже важная новость, только уже для методов измерения $z$. Возможно, фотометрический метод просто не годится для столь тусклых объектов, которые наблюдает "Уэбб".

Dmitriy40 в сообщении #1639900 писал(а):

А оставшиеся в принципе почти укладываются в текущие теории рождения галактик.

Трудно сказать, где заканчивается "в принципе почти укладываются" и начинается "вообще никак не укладываются". Но я согласен с мнением, что стоит подождать результатов спектроскопии, прежде чем бить в барабаны.

[Dmitriy40]

Ну про лямбдаСДМ это уже загнули пожалуй, она же работает и до реликта и дальше, до нуклеосинтеза (дальше уже скорее инфляция), что уж говорить про первые галактики. Максимум чуть подкрутят свойства тёмного вещества, будет например чуть лучше/быстрее охлаждаться и кучковаться, вот и первые галактики в большем количестве. Это скорее количественные изменения, да ещё и ненаблюдаемых констант (параметры тёмного вещества лишь косвенно восстанавливаются), вряд ли приведёт к кризису.

А про "почти укладываются" ... Помню как несколько первых галактик на z=15-16 (что и преподносилось как опровержение модели формирования галактик и вообще всего-всего) потом оказывались или на z=11 в лучшем случае, или вообще на z=3 (типа 7млрд.лет) из-за запылённости. И почти все эти заявления про z сильно за 12 оказались ошибками и спектроскопически самая далёкая по прежнему z=13.3 (открытая ещё до Уэбба).
Собственно даже сама проблема не в самых далёких (ранних) галактиках, а в слишком большом их количестве заметно позже, на 600-700 млн.лет после БВ, и в наличии у многих из них слишком явной структуры (спиральных среди всех, чего для первых и молодых галактик быть не должно). Но второе вообще не про лямбдаСДМ, это чисто механика формирования галактик, значит в ней что-то недопонимаем, это локальная проблема.

[EUgeneUS]

Ruslan_Sharipov

Цитата:

Имеется ли телескоп, который видит дальше чем Джеймс Уэбб?

Да. Любой радиотелескоп, принимающий реликтовое излучение.

Ruslan_Sharipov в сообщении #1639881 писал(а):

Согласно той же Википедии
пик интенсивности реликтового излучения соответствует длине волны в 1,9 мм $=$ 1900 мкм. Между 28,3 мкм и 1900 мкм лежит довольно большой диапазон длин волн, на которых можно было бы заглянуть дальше по расстоянию (красному смещению) и ближе к Большому Взрыву. Имеются ли телескопы в этом диапазоне? Если нет, то планируется ли их создание и возможно ли создание таких аппаратов в принципе?

Проблема в т.н. "темных веках"

Цитата:

Тёмные века́ (англ. Dark Ages) в космологической истории Вселенной — период развития вселенной; промежуток времени между возникновением реликтового излучения и образованием первых звёзд[1].

Следует после эпохи образования реликтового фона и окончания рекомбинации, продолжавшийся около 300 млн лет[2], между 380 000 лет и 550 млн лет[3] после Большого взрыва. Вселенная заполнена водородом и гелием, реликтовым излучением, излучением атомарного водорода на волне 21 см. Звёзды, квазары и другие яркие источники отсутствуют.

И далее:

Цитата:

Реиониза́ция (эпоха реионизации[1], повторная ионизация[2], вторичная ионизация водорода[3]) — период истории Вселенной (эпоха) между 550 млн лет[4] и 800 млн лет после Большого Взрыва (примерно, красное смещение от $z=15$ до $z=6.4$)[2]. Реионизации предшествуют Тёмные века, а после неё наступает текущая эра вещества. В эту эпоху образуются первые звёзды (звёзды популяции III), галактики[5], квазары[6], светом которых происходит реионизация водорода. Формируются скопления и сверхскопления галактик.

Ну и вот:

Цитата:

11 июля 2007 года Ричард Эллис[англ.] (Калифорнийский технологический институт) на 10-метровом телескопе Keck II обнаружил 6 звёздных скоплений, которые образовались 13,2 миллиардов лет тому назад. Таким образом, они возникли, когда Вселенной было только 500 миллионов лет[15].
Телескоп «Уэбб» сможет более подробно узнать о том, когда началась реионизация Вселенной и что её вызвало[16].

[Anton_Peplov]

Dmitriy40 в сообщении #1639915 писал(а):

Ну про лямбдаСДМ это уже загнули пожалуй, она же работает и до реликта и дальше, до нуклеосинтеза (дальше уже скорее инфляция), что уж говорить про первые галактики.

Это не я загнул, это упоминавшийся выше (Boylan-Kolchin, 2023). При минимальных ограничениях на механизмы формирования галактик он получает, что либо доля барионной материи совсем не такая, как в ΛCDM, либо доля $\epsilon$ звезд в барионной материи на $10 < z < 7$ неправдоподобно высока: $\epsilon \ge 0{.}6$, когда в локальной Вселенной $\epsilon \le 0{.}2$. Если, конечно, принимать за чистую монету светимости и фотометрические $z$ от "Уэбба".

Я не настолько разбираюсь в вопросе, чтобы оценивать корректность его выкладок. Но во всяком случае рецензирование в Nature Astronomy статья прошла, что подразумевает отсутствие очевидных нелепостей. То есть "есть и такое мнение среди публиковавшихся в серьезных журналах". Кто прав - покажет время и наблюдения.

[Dmitriy40]

Anton_Peplov в сообщении #1639936 писал(а):

либо доля барионной материи совсем не такая, как в ΛCDM, либо доля $\epsilon$ звезд в барионной материи на $10 < z < 7$ неправдоподобно высока: $\epsilon \ge 0{.}6$, когда в локальной Вселенной $\epsilon \le 0{.}2$. Если, конечно, принимать за чистую монету светимости и фотометрические $z$ от "Уэбба".

Конечно не мне оспаривать выводы учёных, но тут настораживают оба предположения: первое восстанавливается и из оеликта и из кривых вращения и если тут перестаёт совпадать это повод задуматься и всё перепроверить (для чего и публикуется и рецензенты правы что допустили); со вторым вообще непонятно где остальное вещество (ведь его наличие видно тоже по многим каналам). Ну а уж про корректность фотометрии уже сказали.

Anton_Peplov в сообщении #1639936 писал(а):

То есть "есть и такое мнение среди публиковавшихся в серьезных журналах".

Да. И это повод учёным задуматься и разобраться. Но поправят имхо всё же не лямбдаСДМ модель, она хороша и одного (сомнительного) расхождения маловато для её пересмотра, поправят скорее модель формирования галактик (как со сверхмассивными чёрными дырами, была проблема их слишком раннего возникновения, тоже кричали пол на свалку ваши модели, а потом не так давно таки придумали как на порядки ускорить рост ЧД, до конца вроде не решили, но остроту проблемы снизили).

[DimaM]

(Dmitriy40)

Dmitriy40 в сообщении #1639904 писал(а):

значит каждый год в каждой галактике должно взрываться 10 сверхновых

А не много ли?
Я читал про три сверхновых в Галактике за сто лет в среднем, причем в последние три сотни лет не случилось ни одной.

[Батороев]

EUgeneUS в сообщении #1639920 писал(а):

Да. Любой радиотелескоп

Особенно, развиваемый ныне "Телескоп горизонта событий".

[Dmitriy40]

(Оффтоп)

DimaM в сообщении #1639948 писал(а):

А не много ли?
Я читал про три сверхновых в Галактике за сто лет в среднем, причем в последние три сотни лет не случилось ни одной.

Для текущего времени - очень много, да, ведь темп вспышек никак не может превышать темп звёздообразования, а гиганты образуются на порядок (а то и два-три) реже обычных и тем более маломассивных звёзд.
Но я то прикидывал для фактически первого в истории образования звёзд, из почти равномерного газа, если не ошибаюсь, время сжатия облака до звёзд сравнимо со временем жизни гигантов, так что самые первые гиганты должны были образоваться почти все сразу (первые десятки миллионов лет), ну и перевзрываться все за такой же промежуток. А этот темп звёздообразования должен был быть во много раз (и скорее на порядки) выше текущего, ведь газа то ещё полно везде, а флуктуации плотности обеспечит тёмной вещество.
Но повторю, да, я и сам сомневаюсь, как-то многовато вышло.