Válogatás a James Webb Űrtávcső képeiből – Kopeczny Zsuzsanna
A következőkben néhány felvételt, illetve mérést mutatunk be, amit a James Webb Űrtávcső (James Webb Space Telescope, JWST) készített működése első évében. Az itt bemutatásra kerülőknél természetesen sokkal több felvételt és színképet készített a JWST.
SMACS 0723 galaxishalmaz
A legelső fotó egy mélyég-felvétel. Az apró égterületen a SMACS 0723 galaxishalmaz a főszereplő, de mellette – amik előtte és mögötte helyezkednek el a térben – galaxisok ezreit láthatjuk még, köztük olyat is, amelynek fénye a kevesebb, mint egymilliárd éves Univerzumot tárja elénk.
A JWST eszközei fantasztikus információkkal lepték meg a világot. A NIRCam megmutatta a távoli galaxisok részleteit – csillaghalmazokat és diffúz gázfelhőket, a MIRI a port és a csillagképződési régiókat, a NIRSpec pedig egy 13,1 milliárd éves galaxis fényét is érzékelte. A NIRISS spektroszkóp bebizonyította, hogy a gravitációs lencsehatásnak köszönhetően az egyik galaxisnak még a tükörképét is látjuk a képen.
Ha pl. kattintással belenagyítunk a képbe, rögtön a bal felső sarokban egy éléről látszó nagy spirálgalaxistól jobbra felfelé, szinte rávetülve majdnem az előző képére, egy gyönyörű, kisebbnek látszó, közel lapjáról mutatkozó távolabbi másik spirálgalaxis képét is látjuk. Érdemes aprólékosan végignéznünk a kinagyított képet! A Természet csodáit látjuk rajta.
A WASP-96b exobolygó légköre
A WASP-96 b egy forró, gázóriásbolygó, amely egy távoli Naphoz hasonló csillag körül kering. 2022. június 21-én JWST közeli infravörös kamerája és spektrográfja, a NIRISS 6,4 órán keresztül mérte a WASP-96 rendszer fényét, miközben a bolygó látszólag áthaladt a csillag korongja előtt (fedés).
Az eredmény egy olyan fénygörbe, amely az észlelhető csillagfény csökkenését, elhalványulását mutatja a tranzit során. Ekkor ugyanis a bolygó blokkolja a csillagfény egy részét, viszont a bolygó légkörén keresztül halad. A transzmissziós spektrum az a színkép, amelyet a bolygó atmoszféráján áthaladt csillagfény hullámhossz szerinti bontásával kapunk. Amennyiben ebből a csillag színképét kivonjuk, a maradék a bolygólégkör színképe lesz. Ez a csillagászok jelenlegi leghatékonyabb eszköze a távoli, Naprendszeren kívüli bolygók színképének tanulmányozására. Az ilyen bolygólégkör-színképek a légkör kémiai összetételéről, rétegződéséről, sűrűségváltozásairól és hőmérsékletéről adnak információkat.
A WASP-96b JWST által felvett tranzitfénygörbéje megerősítette a bolygó azon tulajdonságait, amelyeket földi és más űrtávcsöves korábbi megfigyelések alapján már tudtak a kutatók: a bolygó létezését, méretét és pályáját. A spektrum viszont a WASP-96b légkörének korábban nem ismert, eddig rejtett részleteit tárta fel: a víz egyértelmű jeleit, köd jeleit és felhők bizonyítékait, amelyekről korábban azt gondolták, hogy nem léteznek. A következő években a kutatók spektroszkóppal több tucat exobolygó felszínét és légkörét elemzik majd, a kis sziklás bolygóktól a gázban és jégben gazdag óriásokig.
Déli Gyűrű-köd – NGC 3132 (Caldwell 74)
Az NGC 3132 egy planetáris köd a Vitorla (Vela) csillagképben, amelyet John Herschel fedezett fel 1835. március 2-án.
Vannak olyan csillagok, amelyek a végére tartogatják a „legjobbat”. A planetáris ködök a haldokló csillagokból, életük végefelé kilökődő gáz- és porhéjak, amelyek csodás látványt nyújtanak. Mivel a planetáris ködök az Univerzum léptékével mérve nem hosszú életűek (pár tízezertől legfeljebb mintegy 100 000 évig látszanak, utána teljesen eloszlanak), nem csak szerencsések vagyunk, hogy láthatjuk őket, de olyan is, mintha egy filmet néznénk szuperlassításban.
A JWST infravörös képei új részleteket mutatnak meg ebben az összetett rendszerben. A planetáris köd kettős csillagot rejt. A bal oldali kép közepén látható fényes csillag – jóllehet JWST közeli infravörös fényben „nézi” –, jól látható, valójában azonban nem ez a köd forrása, de nagy szerepet játszik a környező köd formálásában. Belenagyítva a képbe már egy második csillag is feltűnik a képen, amely alig látható a középen lévő fényes csillag egyik diffrakciós tüskéje mentén, a fényes csillagtól balra. A jobboldali képen a fényes csillagtól balra vöröses színben jobban feltűnik, mint a baloldali képen. Ez a csillag tehát jobban látható a JWST Mid-Infrared Instrument (MIRI) jobb oldali képén, amely először mutatja meg a csillagászat történetében, hogy a második csillagot por veszi körül. Ez a csillag több ezer év alatt legalább nyolc réteg gázt és port lövellt ki. Mindegyik héj egy-egy epizódot képvisel a csillag haldoklásában, amely során a halványabb csillag elvesztette tömegének egy részét.
Ezen a képen a háttérben látható sokszínű fénypontok többsége galaxis – nem csillag. Némelyik elég közel van hozzánk, hogy az alakjukat ki lehessen venni. Még a mi Galaxisunkban lévő planetáris köd fényén is átvilágít némelyik távoli, a ködnél sokkal messzebb lévő galaxis fénye!
Stephan-ötös (Stephan’s Quintet) – Hickson Compact Group 92 (HCG 92)
A Stephan-ötös öt galaxis látszólagos csoportosulása a Pegazus csillagképben, amelyek közül csak négy van közel egymáshoz, és ennek a négynek a kozmikus táncát láthatjuk. Tagjai az NGC 7320, amely 40 millió fényévre található a Földtől, míg a másik négy galaxis (NGC 7317, NGC 7318A, NGC 7318B és NGC 7319) kb. 290 millió fényévre van. Édouard Stephan fedezte fel 1877-ben a Marseille-i Obszervatóriumban.
Ez egy fantasztikus „asztrofizikai laboratórium”, ahol a tudósok részletesen láthatják, hogyan váltják ki a kölcsönhatásban lévő galaxisok egymásban a csillagkeletkezést, és hogyan zavarják meg szomszédjukban a csillagközi gáz eloszlását. Az ehhez hasonló szoros galaxiscsoportok gyakoribbak lehettek a korai Univerzumban, amikor anyaguk nagyon aktív fekete lyukakat táplálhatott. A képen a legfelsőként látszódó galaxis még ma is aktív, nagyon nagy tömegű feketelyukat rejt magában, amely a Nap tömegének 24 milliószorosa.
A JWST részletesen tanulmányozta az aktív galaktikus magot a NIRSpec és MIRI segítségével. A kamera képe és a spektrográf színképe lehetővé teszi a tudósok számára, hogy a részletes tanulmányozáshoz az információkat sok, egymás mögötti tértartományt lefedő képre „szeleteljék és feldarabolják”, az orvosi mágneses rezonancia képalkotó rendszer, a MRI-hez hasonlóan. (Az MRI eredete is a csillagászatban keresendő egyébként…)
A JWST “átlátott” a központi fekete lyukat körülvevő poron, mert infravörös hullámhosszakon a porfelhők átlátszóbbak, mint a látható fény tartományban. (A Földről infravörösben nem igazán, csak egyes szerencsés hullámhosszakon lehet megfigyeléseket végezni, de ott sem túl nagy érzékenységgel. A földi légkör ugyanis az infravörös fény legnagyobb részét elnyeli. Ezért kell az infravörös távcsöveket is a világűrbe telepíteni.) A porfelhők alatt, a fekete lyukhoz közelebb forró gázt talált az aktív fekete lyuk közelében, és megmérte a gázok kiáramlásának sebességét. A távcső soha nem látott részletességgel látta ezeket a fekete lyuk által hajtott kiáramlásokat.
A galaxiscsoport bal szélső és hozzánk legközelebbi galaxisát a JWST képes volt csillagokra bontani, sőt a galaxis fényes magját is megmutatja. Bónuszként pedig több ezer távoli háttérgalaxis hatalmas tengerét tárta fel.
Összességében ez a hatalmas mozaik több, mint 150 millió pixelt tartalmaz, és csaknem 1000 különálló képfájlból épül fel. Új betekintést nyújt abba, hogy a galaktikus kölcsönhatások miként vezethették a galaxisok evolúcióját a korai univerzumban.
Éta Carinae-köd (NGC 3324 vagy Caldvell 92)
Az alábbi képen látható alakzat, amely egy szikrázó csillagokkal tarkított „hegyekből” és „völgyekből” álló tájnak tűnhet, valójában egy közeli, fiatal, csillagkeletkezési régió, az NGC 3324 széle a Carina-ködben (Hajógerinc – Carina csillagkép) A James Webb űrteleszkóp infravörös fényben rögzítette ezt a képet, amely először tárja fel a csillagok születésének korábban láthatatlan területeit.
A Kozmikus szikláknak nevezett háromdimenziós kép úgy néz ki, mint egy holdfényes estén a sziklás hegyek. A valóságban ez az NGC 3324-en belüli óriási, gáznemű üreg széle, és ezen a képen a legmagasabb „csúcsok” körülbelül 58 fényév magasak.
A barlangos területet a buborék közepén, a képen látható terület felett elhelyezkedő rendkívül nagy tömegű, forró, fiatal csillagok intenzív ultraibolya sugárzása és csillagszelei faragták ki. Lassan erodálják a köd falát. Az izzó gázfal fölé drámai por- és gázoszlopok tornyosulnak, amelyek ellenállnak ennek a sugárzásnak.
Látható tartományban a születő csillagokat eltakarja előlünk az őket körülvevő rendkívül sok por és gáz. Rádió- és infravörös tartományban észlelve azonban fellebbenthető a fátyol a ködről, és az infravörös tartományban működő JWST a fiatal csillagbölcsődékről sokat is megmutat. Olyanokat is, amelyek a látható fény tartományában teljesen el vannak rejtve előlünk. A JWST infravörös fényre való érzékenysége miatt képes átnézni a kozmikus poron, hogy meglássa ezeket a csillagokat (pontosabban szólva, a csillagokról érkező infravörös fény kevésbé gyengül el a porfelhőn áthaladva, mint a látható.)
A NIRCam – éles felbontásával és páratlan érzékenységével – több száz, korábban rejtett csillagot, sőt számos háttérgalaxist is megmutat.
A MIRI látja a fiatal csillagokat és protoplanetáris korongjuk fényes, rózsaszínes- vöröses ragyogását a középső infravörös hullámhosszon. Emellett feltárja a porba ágyazott struktúrákat, a hatalmas sugarak és kiáramlások csillagforrásait. Azt is észleli, hogy „hegygerincek” felszínén lévő forró por és koromszerű anyag izzik, ezért látszik úgy, mintha sziklák szabdalnák a hegyet.
Az NGC 3324 megfigyelései rávilágítanak a csillagkeletkezés folyamatára és azt is feltárja, hogy a csillagkeletkezés milyen hatással van a gigantikus gáz- és porfelhők fejlődésére.
A JWST a modern asztrofizika néhány nagy, nyitott kérdésével is foglalkozik: Mi határozza meg a csillagok számát egy bizonyos régióban? Miért keletkeznek adott tömegű csillagok?
Forrás: NASA, ESA, CSA
