Velik del tega, kar je na mesečni večer videti kot skalnate gore, je pravzaprav rob NGC 3324, bližnjega, mladega območja nastajanja zvezd v meglici Carina. Ta slika, posneta v infrardeči svetlobi s kamero bližnjega infrardečega sevanja (NIRCam) na Nasinem vesoljskem teleskopu James Webb, razkriva prej nejasna področja rojstva zvezd. Zasluge: NASA, ESA, CSA, STScI

brez pretiravanja Vesoljski teleskop James Webb (JWST) predstavlja novo obdobje za sodobno astronomijo.

Izstreljen je bil 25. decembra lani in popolnoma delujoč Teleskop od julija ponuja utrinke vesolja, ki nam prej niso bili dostopni. kot Vesoljski teleskop HubbleJWST je v vesolju, zato lahko posname slike z osupljivimi podrobnostmi, brez popačenj Zemljine atmosfere.

Medtem ko Hubble kroži okoli Zemlje na višini 335 milj (540 km), je JWST 1 milijon milj (1,5 milijona kilometrov) od Lune. S tega položaja, stran od motenj zaradi odbite toplote našega planeta, lahko zbira svetlobo iz vsega vesolja daleč v infrardeči del elektromagnetnega spektra.

Ta zmožnost v kombinaciji z velikim zrcalom JWST, najsodobnejšimi detektorji in številnimi drugimi tehnološkimi napredki omogoča astronomom, da se ozrejo nazaj v najzgodnejše dobe vesolja.

Ko se vesolje širi, razteza valovne dolžine svetlobe, ki prihaja proti nam, zaradi česar so bolj oddaljeni predmeti videti bolj rdeči. Pri zadostni razdalji se svetloba iz galaksije popolnoma premakne iz vidnega dela elektromagnetnega spektra v infrardečega. JWST je lahko sondirala takšne vire svetlobe že pred približno 14 milijardami let.

Teleskop Hubble ostaja odličen znanstveni instrument in lahko vidi na optičnih valovnih dolžinah, kjer JWST ne more. Toda teleskop Webb lahko vidi veliko dlje v infrardečem sevanju z večjo občutljivostjo in ostrino.

Oglejmo si deset slik, ki so pokazale osupljivo moč tega novega okna v vesolje.

1. Zrcalna poravnava je končana

Levo: prva javno objavljena slika poravnave iz JWST. Astronomi so se lotili te slike, da bi jo primerjali s prejšnjimi slikami istega dela neba na desni strani kamere za temno energijo na Zemlji. Zasluge: NASA/STScI/LegacySurvey/C. Jacob

Kljub letom testiranja na tleh tako zapleten observatorij, kot je JWST, zahteva obsežno konfiguracijo in testiranje, ko ga enkrat postavimo v hladen in temen prostor.

je bila ena največjih nalog dobiti 18 šesterokotnih zrcalnih segmentov razgrnjena in poravnana na delček valovne dolžine svetlobe. v marcu, NASA je objavila prvo sliko (fokusirane zvezde) popolnoma poravnanega zrcala. Čeprav je šlo le za kalibracijsko sliko, so jo astronomi takoj primerjali z obstoječimi slikami tistega koščka neba – s precejšnjim navdušenjem.

2. Spitzer proti MIRI

Ta slika prikazuje del ‘Stebrov stvarjenja’ v infrardeči svetlobi (glej spodaj); Posneto z vesoljskim teleskopom Spitzer na levi in ​​JWST na desni. Kontrast v globini in ločljivosti je dramatičen. Zasluge: NASA/JPL-Caltech (levo), NASA/ESA/CSA/STScI (desno)

Ta začetna slika, ko so bile vse kamere izostrene, jasno kaže Fazna sprememba kakovosti podatkov ki JWST prinaša svoje predhodnike.

Na levi je slika iz teleskopa Spitzer, vesoljskega infrardečega observatorija z 85 cm ogledalom; Na desni, isto polje iz srednje infrardeče MIRI kamere JWST in 6,5 m ogledala. S stotinami galaksij, izgubljenih v šumu Spitzerjeve slike, je tukaj ločljivost in sposobnost zaznavanja zelo šibkih virov. To zmore veliko ogledalo v najtemnejši, najhladnejši temi.

3. Prva slika jate galaksij

Jata galaksij SMACS 0723 – od Hubbla na levi in ​​JWST na desni. Na infrardeči sliki JWST je vidnih na stotine drugih galaksij. Zasluge: NASA/STSci

SMACS je bil dobra izbira za jato galaksij z dolgočasnim imenom J0723.3–7327. Prve barvne slike, objavljene javnosti Od JWST.

Polje je polno galaksij vseh velikosti in barv. Skupna masa te ogromne jate galaksij, oddaljene 4 milijarde svetlobnih let, ukrivi prostor tako, da se svetloba iz oddaljenih virov v ozadju raztegne in poveča, učinek, znan kot gravitacijske leče,

Te popačene galaksije v ozadju lahko jasno vidite kot črte in loke na celotni sliki. Polje je že na Hubblovih slikah sijajno (levo), vendar bližnja infrardeča slika JWST (desno) razkriva ogromno dodatnih podrobnosti, vključno s stotinami oddaljenih galaksij, ki so bile morda prešibke ali prešibke, da bi jih predhodnik zaznal. Zelo rdeče.

4. Stephen’s Quintet

Hubble (levo) in JWST (desno) sliki skupine galaksij, znane kot ‘Stephenov kvintet’. Vložek prikazuje povečavo oddaljene galaksije v ozadju. Zasluge: NASA/STScI

Te slike prikazujejo spektakularno skupino galaksij, znano kot Stefanov kvintet, skupino, ki ima že dolgo zanima astronome Preučevanje načina gravitacijske interakcije trkajočih se galaksij.

na levi strani vidimo Hubblov pogledin pravice Srednji infrardeči pogled JWST, Vložek prikazuje moč novega teleskopa s povečavo manjše galaksije v ozadju. Na Hubblovi sliki vidimo nekaj svetlih območij nastajanja zvezd, toda šele z JWST je razkrita celotna struktura tega in okoliških galaksij.

5. Stebri stvarstva

‘Stebri stvarjenja’, območje nastajanja zvezd naše Rimske ceste, kot sta ga posnela Hubble (levo) in JWST (desno). Zasluge: NASA, ESA, CSA, STScI; Joseph Depascule (STScI), Anton M. Koeckemoyer (STScI), Alyssa Pagan (STScI).

Tako imenovani stebri stvarjenja so ena najbolj znanih podob v vsej astronomiji, Hubble ga je posnel leta 1995, To je pokazalo izjemen doseg vesoljskih teleskopov.

Prikazuje območje nastajanja zvezd v Orlovi meglici, kjer medzvezdni plin in prah predstavljata ozadje za zvezdni vrtec, poln novih zvezd. slika na desniPosneto z bližnjo infrardečo kamero JWST (NIRCam) prikazuje še eno prednost infrardeče astronomije: zmožnost pokukati skozi kopreno prahu in videti, kaj se skriva znotraj in za njo.

6. Protozvezda ‘peščene ure’

‘Protozvezda peščene ure’, zvezda, ki še vedno pridobiva dovolj plina za začetek fuzije vodika. Vložek: pogled iz Spitzerja v zelo nizki ločljivosti. Zasluge: NASA/STScI/JPL-Caltech/A. v smetnjak

Ta slika prikazuje drugo Galaktična tvorba znotraj Rimske ceste, Ta struktura v obliki peščene ure je oblak prahu in plina, ki obdaja zvezdo v procesu nastajanja – protozvezdo, imenovano L1527.

“Akrecijski disk” padajočega materiala (črna črta v sredini), viden samo v infrardečem sevanju, sčasoma omogoči protozvezdi, da zbere dovolj mase, da začne zlivati ​​vodik, in rodila se bo nova zvezda.

Medtem svetloba stabilne zvezde osvetljuje plin nad in pod diskom ter ustvarja obliko peščene ure. Naša prejšnja ideja o tem je prišla od Spitzerja; Količina podrobnosti je spet velik skok.

7. Jupiter v infrardečem sevanju

Infrardeči pogled na Jupiter z JWST. Upoštevajte avroralni sij na polih; Nastane zaradi interakcije nabitih delcev Sonca z Jupitrovim magnetnim poljem., Zasluge: NASA, ESA, CSA, ekipa Jupiter ERS; Obdelava slik Judy Schmidt.

Naloga teleskopa Webb vključuje slikanje najbolj oddaljenih galaksij od začetka vesolja, vendar lahko pogleda tudi nekoliko bližje domu.

Čeprav JWST ne more videti Zemlje ali planetov notranjega Osončja – ker mora biti njegov obraz vedno stran od Sonca – lahko vidi bolj oddaljene dele našega Osončja navzven. to bližnja infrardeča slika Jupitra Čudovit primer, ko se poglobimo v strukturo oblakov in neviht plinskega velikana. Svetlost polarnega sija straši tako na severnem kot na južnem polu.

To sliko je bilo izjemno težko pridobiti zaradi velike hitrosti Jupiter na nebu glede na zvezde in zaradi hitrega vrtenja. Uspeh je zelo dobro dokazal sposobnost teleskopa Webb za sledenje težkim astronomskim ciljem.

8. Fantomska galaksija

Hubblova vidna svetloba (levo), infrardeča JWST (desno) in kombinirane (na sredini) slike ‘fantomske galaksije’ M74. Zmožnost kombiniranja informacij o zvezdah v vidni svetlobi z infrardečimi slikami plina in prahu nam omogoča, da takšne galaksije preiskujemo v izjemnih podrobnostih. Zasluge: ESA/Web, NASA in CSA, J. Li in ekipa PHANGS-JWST; ESA/Hubble in NASA, R. Chander Zahvala: J. Schmidt

te podobe t.i Phantom Galaxy ali M74 razkriva moč JWST ne samo kot najnovejšega in največjega v astronomskih instrumentih, ampak tudi kot dragoceno dopolnilo drugim odličnim instrumentom. Tukaj srednja plošča združuje vidno svetlobo Hubbla z infrardečo svetlobo Webba, kar nam omogoča, da vidimo, kako se svetloba zvezd (prek Hubbla) ter plin in prah (prek JWST) združijo, da tvorijo to izjemno galaksijo.

Večina znanosti JWST je zasnovana tako, da združuje Hubblove optične poglede z drugimi slikami, da izkoristi to načelo.

9. Galaksija daleč stran

‘Povečava’ galaksije iz ene najzgodnejših obdobij vesolja, ko je bilo vesolje staro le približno 300 milijonov let (majhen rdeč vir, viden na sredini desne plošče). Galaksij na tej razdalji je nemogoče zaznati v vidni svetlobi, ker je njihovo oddano sevanje ‘rdeče premaknjeno’ daleč v infrardeče območje. Zasluge: NASA/STScI/C. Jacob

Čeprav ta galaksija – majhna, rdeča madež na sliki na desni – ni med najbolj spektakularno slikovitimi, kar jih lahko ponudi naše vesolje, je znanstveno prav tako zanimiva.

to je iz posnetka ko je bilo vesolje staro le 350 milijonov let, je ena prvih odkritih galaksij. Razumevanje podrobnosti o tem, kako takšne galaksije rastejo in se združujejo v galaksije, kot je naša Galaxy 13 milijard let pozneje je pomembno vprašanje in zaradi številnih preostalih skrivnosti so takšna odkritja zelo iskana.

To je tudi vizija, ki jo lahko doseže le JWST. Astronomi niso vedeli, kaj pričakovati; Slika te galaksije, posneta s Hubblom, bi bila videti prazna, saj se svetloba galaksije zaradi širjenja vesolja razprši daleč v infrardečo svetlobo.

10. Ta velikanski mozaik Abela 2744

Več različnih osvetlitev JWST, združenih v sliko galaktične jate Abell 2744. Skoraj vsak od tisočih predmetov, prikazanih na tem majhnem delu neba (delček polne Lune), je oddaljena galaksija. Zasluge: Lucas Furtak (Univerza Ben-Gurion v Negevu) iz skupin Images of Glass/Uncover

Ta slika je mozaik (več ločenih slik, sešitih skupaj), osredotočen na velikansko jato galaksij Abell 2744, pogovorno znano kot “Pandorina jata”. Število in raznolikost virov, ki jih JWST lahko zazna, je osupljivo; Z izjemo peščice zvezd v ospredju, vse svetlobe predstavlja celotno galaksijo,

Del temnega neba, ki ni večji od delčka polne Lune, vsebuje nešteto tisoče galaksij, ki resnično ponazarjajo sam obseg vesolja, v katerem živimo. Poklicni in amaterski astronomi bi lahko ure in ure iskali na tej sliki nenavadnosti in skrivnosti.

V prihodnjih letih nam bo sposobnost JWST, da pogleda tako globoko in daleč nazaj v vesolje, omogočila odgovoriti na številna vprašanja o tem, kako smo nastali. Obstajajo prav tako razburljiva odkritja in vprašanja, ki jih še ne moremo predvideti. Ko boste odgrnili zaveso časa, kot zmore le ta novi teleskop, bodo te neznanke zagotovo fascinantne.

napisal:

• Colin Jacobs – podoktorski raziskovalec astrofizike, tehnološka univerza Swinburne
• Carl Glazebrook – nagrajenec ARC in ugledni profesor, Center za astrofiziko in superračunalništvo, Tehnološka univerza Swinburne

Ta članek je bil prvič objavljen v Pogovor,