Кратко — как дополняют друг друга
- Пространственное разрешение и стабильность PSF:
- Космос (HST, JWST) даёт стабильный, предсказуемый PSF и отличное разрешение в видимом/ИК: например $\theta \approx 1.22\lambda /D$ для JWST при $\lambda =2\mu \text{m}$ и $D=6.5\text{m}$ даёт $\theta \approx 0.077^{\prime \prime }$.
- Наземные 10‑м телескопы с адаптивной оптикой (AO) достигают схожего или лучшего разрешения в ИК: для $D=10\text{m}$ при $\lambda =2\mu \text{m}$ $\theta \approx 0.05^{\prime \prime }$.
- Диапазон длин волн и чувствительность:
- HST сильна в ультрафиолете/оптике; JWST — в ближней и средней ИК с чрезвычайно низким фоновым шумом, высокая чувствительность к слабому континууму и линиям.
- AO‑системы на земле хороши в ближней ИК ($JHK$) и дают гибкий доступ к спектрографам высокой разрешающей способности, но страдают атмосферным фоном и пропускной способностью в тёплой ИК.
- Спектроскопия и разрешение по скорости:
- JWST NIRSpec обеспечивает чувствительную мульти‑ и IFU‑спектроскопию с разрешением до \(\(R\sim2700\)\) (среднее), что даёт разрешение по скорости $\Delta v\approx c/R\sim 110\text{km/s}$ при $R=2700$.
- AO‑платы с наземными ИФУ (на Keck, VLT, ELT) дают $R\sim 3000-10000$, т.е. $\Delta v\sim 30-100\text{km/s}$, что критично для детальной кинематики.
- Поле зрения, планирование и время на инструмент:
- Космические телескопы — лучше для глубоких широких карт и для длинных интеграций на слабый континуум.
- Наземные AO — гибче для целевых следовых наблюдений с высокими спектральным/пространственным разрешением.
Кейс: наблюдение далёкой галактики (примерный сценарий, $(z\approx 2.3)$)
1) Что нужно определить:
- Морфологию звездообразования (облака, клумпы), распределение пыли (rest‑UV vs rest‑optical).
- Линейные характеристики (Hα, [NII]) для скорости, дисперсии, металлличности.
- Динамическую природу (вращение против мерджера) и масса.
2) Роль HST:
- Даёт высококонтрастную и стабильную картину в rest‑UV: местоположение юных звёзд, формы клумп. (числа: $(\lambda \sim 0.3-0.8\mu \text{m})$).
3) Роль JWST:
- Глубокая NIRCam‑имиджинг показывает rest‑optical континуум и распределение старых звёзд и пыли; NIRSpec/IFU измеряет сильные оптические линии в наблюдаемом ИК. Для Hα при $({\lambda }_{\mathrm{rest}}=6563\text{A˚})$ и $(z=2.3)$ наблюдаемая длина волны ${\lambda }_{\mathrm{obs}}=6563(1+2.3)\text{A˚}\approx 2.17\mu \text{m}$.
- Благодаря низкому фону JWST находит слабый континуум и слабые линии, даёт точные соотношения линий для оценки ионизационного механизма и пылевой аттенюации.
4) Роль наземного AO (Keck/OSIRIS, VLT/ERIS и т.д.):
- AO‑IFU с высоким $R$ картирует Hα‑поток и линию профили на субкилометровых масштабах (пространственное разрешение $\sim 0.05^{\prime \prime }$ соответствует примерно $\sim 420\text{pc}$ при $(z\approx 2)$, если принять масштаб $\sim 8.4\text{kpc}/{}^{\prime \prime }$: $0.05^{\prime \prime }\times 8.4\text{kpc}/{}^{\prime \prime }\approx 420\text{pc}$).
- Высокое спектральное разрешение ($R\sim 4000$ даёт $\Delta v\approx 75\text{km/s}$) позволяет достоверно измерять кривые вращения, локальные сдвиги и дисперсии, отделять вращательное движение от турбулентности/шока.
5) Совместный результат (пример применения):
- JWST даёт красную картину: распределение масс и линии, подтверждение красного смещения и химии; HST показывает расположение самых молодых клумп; AO‑IFU детально картирует кинематику и позволяет по формуле $M_{\mathrm{dyn}}\approx v^{2}r/G$ оценить динамическую массу и тестировать, согласуется ли вращение с дисковой моделью или требуется модель мерджера.
- Без JWST можно было бы недооценить скрытые старые звёзды и пыль; без AO нельзя было бы с уверенностью измерить внутренние скоростные градиенты и локальные дисперсии.
Короткое заключение:
- HST + JWST — идеальны для обнаружения, мульти‑длинноволнового картирования и чувствительной спектроскопии слабого сигнала; наземные AO — необходимы для максимально детальной пространственно‑спектральной картины (высокое $R$, мелкое разрешение), чтобы решить вопросы кинематики и маломасштабной структуры. В реальной практике оба подхода часто комбинируют для получения полноты физических свойств далёкой галактики.