Új korszak kezdődött az űrkutatásban a James Webb űrtávcső első felvételeivel

Hétfőn a NASA és a Fehér Ház együttes erővel mutatta be a 2021 decemberében fellőtt James Webb űrtávcső (JWST) első színes, tudományos képét, a Nemzeti Repülési és Űrhajózási Hivatal viszont keddre is tartogatott még bemutatnivalót, nem is keveset.

Olyannyira, hogy eredetileg kedden lett volna az első képek leleplezése, de Joe Biden amerikai elnök és a NASA-vezető Bill Nelson sem bírtak magukkal, így egy külön kis bemutatót is tartottak. Elsőként egy olyan felvételt mutattak be, amelyhez hasonlót a Hubble űrtávcső is készített korábban (több verzióban is), és amitől akkor teljesen újra kellett gondolnunk mindent, amit a világegyetemről tudni véltünk. A Hubble esetében ez a Hubble Deep Field, majd a Hubble Ultra Deep Field volt, amelyek igazolták, hogy az égbolt egy aprócska, a Földről nézve egy kinyújtott kézben tartott homokszem méretű, feketének tűnő darabján is több ezer galaxis található, ha elég sokáig nézzük.

Az elsőként bemutatott Webb-felvétel ezt ismételte meg, de jól látszik, mennyivel részletesebb, pontosabb képet készített a Hubble-höz képest:

Joe Biden történelmi pillanatnak nevezte, hogy ismertethette a 11 milliárd dolláros űreszköz első színes, tudományos felvételét, amelyről azt mondta, hogy új ablakot nyit a világegyetemre, és az első kép az első pillantásunkat jelenti ezen az ablakon keresztül. A kép maga 12,5 órán át készült – a Hubble Deep Field 100 órányi felvételt sűrített egy képbe –, és a SMACS 0723-as égi objektumot mutatja, egy olyan galaxishalmazt, amely gravitációs lencseként működik, vagyis felerősíti a mögüle érkező, halványabb galaxisok fényét, így azok is jól megfigyelhetővé válnak. Maga a SMACS 0723 galaxishalmaz egyébként a 4,6 milliárd évvel ezelőtti formájában látható.

A keddi NASA-esemény is a hétfőn bemutatott képpel indult, ezt ismertették röviden részleteiben (például, hogy melyik galaxist milyen elemek építik fel, akár úgy is, hogy a sokmilliárd fényévre található), majd rárétek a korábban még sosem látott további felvételekre.

Lélegzetelállító felvételek

A NASA kedden további négy képet mutatott be – két ködöt, egy exobolygót és egy galaxiscsoportot. A NASA, az Európai Űrügynökség, a Kanadai Űrügynökség és a Space Telescope Science Institute szakértőinek bizottsága különleges műgonddal, ötéves munkával állította össze a JWST első célpontjainak listáját. A listával ráadásul a látvány és a tudomány tökéletes elegyét hozták létre: egyszerre tudták az első képekkel prezentálni a James Webb műszereiben rejlő lehetőségeket, és mutattak be olyan képeket, amelyek a laikusok számára is könnyen befogadhatók, egyben mutatják az űreszköz képességeit.

Nézzük is sorban, mit kaptunk (kapunk), és ezeknek a képeknek mi a jelentőségük!

WASP-96b: elsőként egy óriási, főként extrém forró gáz alkotta exobolygó összetételét mutatták be, köszönhetően annak, hogy a James Webb (jelen esetben) 1150 fényévről is meg tudja állapítani egy bolygó (légkörének) összetételét. Ezzel egyébként az első teljes színspektrumot készítette el egy exobolygóról. A spektrum különböző hullámhosszúságú fényeket tartalmaz, amelyek új információkat fednek fel a bolygóról. Mivel a WASP-96b 3,4 naponta megkerüli saját csillagát, így egy földi hét alatt kétszer is meg lehet vizsgálni.

Hogy ez hogyan történik? A Webb a nézőpontjából a csillaga előtt áthaladó bolygót tudja csak spektrográffal vizsgálni. „A csillag fényének egy nagyon apró töredéke ekkor a bolygó légkörén halad át, megmutatva az ott lévő gázok ujjlenyomatát. A spektrográf által készített spektrum meg tudja állapítani, milyen atomok és milyen arányban alkotják a légkört, sőt, még a hőmérsékletüket is. Persze ehhez rettentő pontos és stabil mérésekre van szükség, mert a csillaghoz képest a bolygó igen apró, ezért az előtte való elhaladáskor megfigyelhető változás is az” – magyarázta a Telexnek még decemberben, a Webb fellövése előtt az űrtávcső egyik eszközén, a MIRI-n (Mid-Infrared Instrument) dolgozó Detre Örs Hunor.

A vizsgálat során kiderült, hogy bár a Naprendszerünkben ismertnél sokkal forróbb bolygóról beszélünk, ennek is van vízpára, vagyis felhő a légkörében.

NGC 3132: másodikként a Vitorla csillagképben, a Földtől nagyjából 2000 fényévre található planetáris ködről érkezett kép. Az NGC 3132-ben a gázfelhő egy haldokló csillagtól távolodik – ez egyébként a korábbi, illetve a Webb által készített képeken is sokkal szebben mutat, mint ahogy le lehet írni, elég csak megnézni a friss képet, (Ugyanez a Hubble képén így nézett ki 1998-ban.)

A Webb NIRCam és MIRI eszközeivel is elkészített felvételek korábban ismeretlen részleteket is felfedtek, felfedhetnek az NGC 3132-ről, így azt, hogy a csillagok hogyan fejlődnek, és hogyan hatnak a környezetükre. A Webbnek viszont már most sikerült felfedeznie, hogy az NGC 3132 központjában található, minden irányba évezredek óta gáz- és porgyűrűket kibocsátó halványabb csillag kozmikus porba burkolózik.

Stephan’s Quintet: harmadikként ennek az öt halmazból álló galaxiscsoportnak a képe futott be. Magát a galaxiscsoportot az 1877-es felfedezése óta gyakorta vizsgáltak, szóval elég sok összehasonlítási alap lesz a Webb képei számára. Ez az első olyan ismert galaxiscsoport, amelynek tagjai hatnak egymásra – négy galaxis valószínűleg idővel össze fog olvadni. A Webb pont a galaxisok kölcsönhatását, fejlődését figyelheti meg 290 millió fényév távolságból.

Ez egyébként az eddigi legnagyobb területet lefedő két a Webbtől, akkora részt látunk itt (mozaikként, apró darabokból összeillesztve), mint a Hold ötöde a Földről nézve.

Az Éta Carinae-köd: a végére a Földről csak a déli félgömbről megfigyelhető, tehát Magyarországról egyáltalán nem is látható köd maradt, amelynek közepén a Tejútrendszer egyik legnagyobb tömegű és legfényesebb csillaga található. 175 éve a köd mélyén található csillag közel állt saját maga elpusztításához, ám a robbanás végül nem ehhez, hanem a ködön belüli köd létrejöttéhez vezetett. A Webb szempontjából kiemelt jelentőségű, a ködben ugyanis sorra születnek a csillagok, és az infravörös tartományban vizsgálódó űrtávcső kiválóan meg tudja ezeket figyelni, de mivel iszonyatosan látványos, részben a „hűha faktor” miatt is kerülhetett fel a listára. Egyébként csillagászati léptékben meglehetősen közel, 7600 fényévre van a Földtől.

A látvány mellett persze erősebben megjelenik a tudomány is. A Webb hatalmas felbontásának köszönhetően képes lehet a ködön belül megfigyelni az apróbb szerkezeti részleteket, illetve a ködön belüli gáz áramlását is feltérképezheti.

Magára a bemutatóra is odatette magát a NASA, az Éta Carinae-ködről két műszer, a NIRCam és a MIRI képeit dolgozták össze, hogy egyszerre lássuk a csillagok és a háttérben levő galaxisok százait. Ezek mellett a még születőben levő, egészen fiatal csillagok is feltűnnek a Webb képén, amelyeket korábban nem láthattunk – ez a korszak 50-100 ezer évig tart csak egy csillag életében, úgyhogy nem könnyű megfigyelni. Ez a kép látható a borítónkban, felül.

Ezek a képek mesterségesen, utólagosan, szűrők sokaságának segítségével lettek kiszínezve, hogy az infravörös tartományban látó James Webb után mi is élvezni tudjuk az űr látványát. Ezért is szembetűnő, mekkora is a különbség a Webb kiszínezett, tudományos felvételei, illetve annak a Fine Guidance Sensornak (FGS) az érzékelője által készített képek között, amelynek elsődleges feladata, hogy a tudományos eszközök kameráit rögzítse egy adott csillagra:

Ez még csak a kezdet

A tizennégy év csúszás és hússzoros drágulás után fellőtt James Webb űrtávcső küldetését eredetileg 10 évre tervezték, ám annyira tökéletesen ment minden a fellövéssel és a Földtől 1,5 millió kilométerre található pályára állással, hogy a NASA számításai szerint 10 helyett 20 évre elegendő üzemanyaga lesz a JWST-nek.

A július közepén bemutatott öt kép pedig természetesen csak a kezdet. Az első tudományos kép(ek) leleplezése elvonta a figyelmet arról, hogy a NASA azt is közölte, az űrtávcső eszközeinek mind a 17 működési módozata sikerrel átment mindent tesztprogramon, vagyis 100 százalékban kész a tudományos munkára.

A Hubble-től eltérő módon infravörös tartományban kutató Webbet elsősorban arra tervezték, hogy a világegyetem legkorábbi korszakait, annak születését, a friss csillagok létrejöttét és az exobolygókat kutassa, de a Naprendszeren belül is végez majd vizsgálatokat.

A tudósok azt remélik, a JWST segít megérteni, hogyan alakultak ki a Jupiter gyűrűi, hogy valóban vízpárát lövell-e ki magából a Jupiter egyik jeges holdja, az Europa. Szintén a Naprendszeren belül maradva a Webb megvizsgálja majd az Uránuszt (augusztustól) és a Neptunuszt (jövő júniustól). Eközben például arra kaphatunk választ, hogy miért hűl le fokozatosan a Neptunusz. De még a jelenleg több marsjáróval vizsgált Mars esetében is segítségünkre lehet a Webb, például a bolygó globális időjárásának megfigyelésével.