Το James Webb, το μεγαλύτερο και πιο εξελιγμένο διαστημικό τηλεσκόπιο που κατασκευάστηκε ποτέ, καταγράφει εικόνες και δεδομένα εδώ και σχεδόν ένα χρόνο—και σε αυτό το διάστημα έχει παραδώσει έναν θησαυρό πληροφοριών για τα πάντα, από αστέρια και πλανητικά συστήματα της δικής μας γαλαξιακής γειτονιάς μέχρι μακρινούς γαλαξίες που σχηματίστηκαν όταν το σύμπαν ήταν ακόμα…νεογέννητο. Το Webb μας έχει δώσει εκπληκτικές εικόνες που ξεπερνούν αυτές που συγκέντρωσε ο προκάτοχός του, το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble.

Το Webb και το Hubble είναι αρκετά διαφορετικά όργανα. Αρχικά, ενώ το Hubble είναι κυρίως ευαίσθητο στο ορατό φως, το Webb καταγράφει υπέρυθρο φως που είναι αόρατο με γυμνό μάτι. Αυτά τα μεγαλύτερα μήκη κύματος φωτός περνούν μέσα από σύννεφα αερίου και σκόνης που εμποδίζουν το ορατό φως, αφήνοντας το τηλεσκόπιο να ξεπεράσει τα εμπόδια. Έχει επίσης ένα πλεονέκτημα μεγέθους. Ενώ ο κύριος καθρέφτης του Hubble έχει πλάτος 2.5 μέτρων, το Webb χρησιμοποιεί μια σειρά από 18 μικρούς εξαγωνικούς καθρέφτες που λειτουργούν σαν ένας καθρέφτης πλάτους 6.5 μέτρων.

«Καθημερινά εκπλήσσομαι από το τεχνολογικά επίτευγμα που αποτελεί αυτό το αστεροσκοπείο», λέει ο Sasha Hinkley, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο του Έξετερ στην Αγγλία. «Οφείλεται πραγματικά στους χιλιάδες επιστήμονες και μηχανικούς που εργάζονται πάνω σε αυτό εδώ και 20 χρόνια. Όταν βλέπω μία από αυτές τις εκπληκτικές εικόνες, πάντα σκέφτομαι τους εκατοντάδες άντρες και γυναίκες που το έκαναν αυτό πραγματικότητα».

Το διαστημικό τηλεσκόπιο αξίας 10 δισεκατομμυρίων δολαρίων, κατασκευάστηκε από τη NASA σε συνεργασία με την Καναδική Διαστημική Υπηρεσία και την Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία. Στις 25 Δεκεμβρίου 2021, ανήμερα των Χριστουγέννων, το τηλεσκόπιο εκτοξεύεται και οι πρώτες εικόνες του δημιοσιοποιούνται στις 11 Ιουλίου 2022. Έκτοτε, το Webb έχει δώσει πολλά ακόμα καθηλωτικά στιγμιότυπα και σε αυτό το άρθρο έχουμε συγκεντρώσει τα αγαπημένα μας.

Μια σημαντική εικόνα ενημερώνεται

Σχεδόν σίγουρα έχετε δει την εμβληματική εικόνα του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble με τίτλο “The Pillars of Creation”. Στη φωτογραφία διακρίνουμε φουσκωμένα σύννεφα σκούρου αερίου – μέρος του νεφελώματος του Αετού – σε ένα φωτεινό, πολύχρωμο φόντο, με εκατοντάδες αστέρια να αστράφτουν μπροστά και πίσω από τον σχηματισμό. Αλλά όσο εντυπωσιακή και αν ήταν η εικόνα του Hubble, το Webb κατάφερε να αποκαλύψει ακόμη περισσότερα από αυτή τη σκηνή. Για αρχή, έφερε στο φως τα αμέτρητα κόκκινα αστέρια που καλύπτουν σαν χρυσόσκονη τα νεφελώδη σύννεφα. Οι αστρονόμοι τα αποκαλούν «πρωτάστρα», επειδή δεν είναι ακόμη αρκετά μεγάλα και ζεστά ώστε να μπορούν να κάψουν υδρογόνο στους πυρήνες τους.

Αυτά τα νεαρά αστέρια κρύβονταν πίσω από τη σκόνη και το αέριο στην αρχική εικόνα του Hubble. Τώρα, χάρη στην τεχνολογία του Webb, οι αστρονόμοι μπορούν να δουν βαθιά μέσα στο νεφέλωμα και να διακρίνουν τις περιοχές σχηματισμού των άστρων αυτών, περίπου 7.000 έτη φωτός από τη Γη. Αυτό επιτρέπει στους ειδικούς να μελετήσουν τον τρόπο σχηματισμού των άστρων. 

Απαθανατίζοντας έναν εξωπλανήτη

Μέχρι τώρα, οι αστρονόμοι έχουν συμπεράνει την ύπαρξη χιλιάδων εξωπλανητών—δηλαδή πλανήτων που περιφέρονται γύρω από αστέρια πέρα ​​από το δικό μας ηλιακό σύστημα. Βέβαια, η φωτογράφηση αυτών των μακρινών κόσμων είναι μια πρόκληση – κυρίως επειδή το αμυδρό φως τους κατακλύζεται από το φως του άστρου που φιλοξενεί. Παρόλα αυτά, το νέο τηλεσκόπιο κατάφερε να απεικονίσει έναν εξωπλανήτη (HIP 65426 b), χρησιμοποιώντας στεφανογράφο, ένα όργανο που εμποδίζει το φως του αστεριού.

Πιστεύεται ότι είναι ένας γίγαντας πλανήτης αερίου, 6 φορές μεγαλύτερος από τον Δία. Περιφέρεται γύρω από το άστρο υποδοχής του σε απόσταση περίπου 100 φορές μεγαλύτερη από την απόσταση Γης-Ήλιου. Χωρίς στερεή επιφάνεια, είναι απίθανο ο εξωπλανήτης αυτός να είναι κατοικήσιμος, αλλά το να μπορείς απλώς να τον φωτογραφίσεις είναι ένα επίτευγμα.

«Αυτές οι πρώτες παρατηρήσεις μας δείχνουν ότι το JWST είναι ακόμη πιο ευαίσθητο από ό,τι περιμέναμε», λέει ο Hinkley. «Η απόδοσή του είναι καλύτερη από ό,τι περιμέναμε. Που σημαίνει ότι τώρα μπορούμε να είμαστε πραγματικά φιλόδοξοι και να αναζητούμε εξωπλανήτες που δεν ήταν προσβάσιμοι με άλλα μέσα».

Ανιχνεύοντας μια πλανητική ατμόσφαιρα

Ένα από τα πιο αξιοσημείωτα επιτεύγματα του Webb είναι η ικανότητά του να συγκεντρώνει πληροφορίες σχετικά με τις ατμόσφαιρες των πλανητών που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από αστέρια, εκατοντάδες έτη φωτός από τη Γη. Ένας από αυτούς είναι ένας αέριος γίγαντας πλανήτης που ονομάζεται WASP-39 b, ο οποίος είναι περίπου στο μέγεθος του Κρόνου, αλλά περιστρέφεται γύρω από το άστρο υποδοχής του σε μια πολύ πιο σφιχτή τροχιά από την τροχιά του Ερμή γύρω από τον ήλιο.

Οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν το Webb για να καταγράψουν το φάσμα της ατμόσφαιρας του πλανήτη, το οποίο με τη σειρά του παρέχει ενδείξεις για το ποιες χημικές ουσίες βρίσκονται εκεί. Και έχουν βρει μια ολόκληρη σειρά από ατομικά και μοριακά αέρια, συμπεριλαμβανομένων των υδρατμών, του διοξειδίου του θείου, του μονοξειδίου του άνθρακα, του νατρίου και του καλίου.

Αναδεικνύονται εντυπωσιακές λεπτομέρειες του «Cosmic Cliffs»

Μία από τις πιο εντυπωσιακές εικόνες που προέρχονται από το Webb μέχρι στιγμής είναι οι λεγόμενοι «Κοσμικοί βράχοι», ένα σύννεφο αερίου και σκόνης στο νεφέλωμα Carina, που βρίσκεται περίπου 7.500 έτη φωτός από τη Γη. Η περιοχή πήρε το παρατσούκλι της επειδή οι αέριοι «βράχοι» φαίνεται να μοιάζουν με μια οροσειρά, αν και οι δομές είναι στην πραγματικότητα σύννεφα σκόνης που διαβρώνονται από εκρήξεις υπεριώδους φωτός από νεοσχηματισμένα αστέρια. Αυτό που μοιάζει με ατμό που αναδύεται από τα ουράνια «βουνά» είναι στην πραγματικότητα ιονισμένο αέριο και καυτή σκόνη που διοχετεύεται από την ακτινοβολία.

Όπως με πολλούς από τους στόχους του Webb, αυτή η νεφελώδης περιοχή ήταν προηγουμένως γνωστή στους αστρονόμους, αλλά αποκτά μια εντελώς νέα εμφάνιση χάρη στην ικανότητα του τηλεσκοπίου να βλέπει μέσα από το υπέρυθρο, επιτρέποντάς του να διεισδύσει σε σύννεφα σκόνης που θα εμπόδιζαν το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble καθώς και επίγεια τηλεσκόπια.

What if you could hear Webb data?

Here, the “Cosmic Cliffs” are sonified, or translated to sound. Blue gas and dust sound windy, while a melodic line represents the rise and fall of the “mountain range.” Louder tones represent brighter light. More: https://t.co/yeOM4bUjoh pic.twitter.com/qr9WzWVWvN

— NASA Webb Telescope (@NASAWebb) August 31, 2022

Μια οικογένεια γαλαξιών αλληλεπιδρά

Μία από τις πρώτες εικόνες του Webb ήταν μια ομάδα γαλαξιών, γνωστών ως Κουιντέτο του Στέφαν. Τέσσερις από τους πέντε γαλαξίες στην εικόνα αλληλεπιδρούν μεταξύ τους βαρυτικά. Το πέμπτο είναι στην πραγματικότητα στο προσκήνιο και φαίνεται απλώς να είναι μέρος της ομάδας.

Σμήνη όπως το Κουιντέτο του Στέφαν προσφέρουν την ευκαιρία να μελετήσουμε πώς αλληλεπιδρούν οι γαλαξίες και μερικές φορές συγχωνεύονται. Οι φυσικοί πιστεύουν ότι οι συγχωνεύσεις γαλαξιών θα ήταν συνηθισμένες στο πρώιμο σύμπαν και ότι τέτοιες συγχωνεύσεις ήταν ένας από τους κύριους τρόπους με τους οποίους δημιουργήθηκαν μεγάλοι γαλαξίες, όπως αυτοί που παρατηρούμε σήμερα. Αυτές οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των γαλαξιών μπορούν επίσης να πυροδοτήσουν το σχηματισμό άστρων και το σχηματισμό μαύρων τρυπών. Ο γαλαξίας γνωστός ως NGC 7319 (ο ανώτατος γαλαξίας στην εικόνα) πιστεύεται ότι φιλοξενεί μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα με μάζα περίπου 24 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από αυτή του ήλιου.

Οι εκρήξεις αστρικών ανέμων

Μία από τις πιο ασυνήθιστες εικόνες του Webb είναι αυτή του αστεριού WR 140. Πρόκειται για ένα ασυνήθιστα καυτό αστέρι με ιονισμένο ήλιο, άζωτο και άνθρακα στην ατμόσφαιρά του. Αλλά αυτό που είναι εντυπωσιακό οι ομόκεντροι δακτύλιοι που το περιβάλλουν.

Οι ερευνητές πιστεύουν ότι οι δακτύλιοι είναι κελύφη υλικού που περιβάλλει το αστέρι, το οποίο είναι στην πραγματικότητα ένα σύστημα διπλών αστέρων. Κάθε φορά που τα δύο αστέρια είναι πιο κοντά το ένα στο άλλο, κάτι που συμβαίνει κάθε οκτώ χρόνια, εκπέμπουν αυξημένη ποσότητα «αστρικού ανέμου» ή ροές φορτισμένων σωματιδίων που πιέζουν οποιοδήποτε αέριο και σκόνη βρίσκεται γύρω τους. Η ομοιόμορφη απόσταση μεταξύ των κελυφών υποδηλώνει ότι δημιουργούνται σε τακτά χρονικά διαστήματα.

Αποκαλύπτοντας τα βάθη του διαστήματος

Το 1995, το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble απαθανάτισε μια εικόνα, γνωστή ως Βαθύ Πεδίο Hubble. Το στιγμιότυπο αποκάλυψε περίπου 3.000 άγνωστα αντικείμενα, τα περισσότερα από τα οποία ήταν μακρινοί γαλαξίες.

Το περασμένο καλοκαίρι, το Webb επανέλαβε αυτό το κατόρθωμα – και έγινε η πρώτη δημόσια εικόνα του τηλεσκοπίου, που αποκαλύφθηκε από τον Πρόεδρο των ΗΠΑ Joe Biden, τον περασμένο Ιούλιο. Αλλά η νέα εικόνα δημιουργήθηκε πολύ πιο γρήγορα από αυτή του Hubble. Αυτή η εικόνα του Webb προέκυψε σε περίπου 12 ώρες—ένα μικρό κλάσμα του χρόνου που απαιτούσε η εικόνα του Hubble.

Ένα σμήνος γαλαξιών γνωστό ως SMACS 0723, που βρίσκεται σχεδόν 5 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη, κυριαρχεί στην εικόνα. Η μάζα αυτού του συνόλου γαλαξιών λειτουργεί ως «βαρυτικός φακός», δίνοντας μια μεγεθυμένη άποψη πιο μακρινών γαλαξιών στο βάθος. Το εφέ φακού δημιουργεί επίσης δεκάδες κυρτά τόξα φωτός, τα οποία φαίνονται στην εικόνα. Η εικόνα ήταν μια γεύση του τι επρόκειτο να μας προσφέρει το διαστημικό τηλεσκόπιο Webb.