Vesmírny teleskop Jamesa Webba nám prináša snímky z hlbokého vesmíru a Slnečnej sústavy už viac ako jeden rok. Za tú dobu sa už vďaka nemu nazbieralo množstvo nových objavov, ktoré by bez tohto prístroja neboli možné. Tieto nové objavy častokrát nielen dávajú odpovede na staré otázky ale aj otvárajú otázky nové. V tomto článku si priblížime niektoré významné snímky za posledné obdobie.
Earendel
Na tomto snímku z vesmírneho teleskopu Jamesa Webba je zobrazená mohutná kopa galaxií s názvom WHL0137-08 a vpravo je výrez, v ktorom vidno galaxiu z obdobia prvej miliardy rokov vesmíru. Táto galaxia sa nazýva „Oblúk východu Slnka“. Práve v tejto galaxii sa nachádza najvzdialenejšia hviezda, ktorá bola kedy objavená Hubblovým vesmírnym teleskopom (áno Hubblovým). Webb pomocou kamery NIRCam odhalil, že hviezda s prezývkou Earendel je masívna hviezda typu B, viac ako dvakrát horúcejšia ako naše Slnko a asi miliónkrát žiarivejšia. Hviezdy s takouto hmotnosťou sú často dvojhviezdami. Astronómovia neočakávali, že Webb odhalí aj nejaké ďalšie hviezdy obiehajúce okolo Earendela, pretože by boli príliš blízko seba a na oblohe by boli nerozlíšiteľné. Avšak, len na základe spektra Earendela pozorovaného Webbom sa astronómovia domnievajú, že vidia náznaky chladnejšieho sprievodcu hviezdy.
Herbig-Haro 46/47 a otáznik
Webb zachytil vo vysokom rozlíšení a v blízkom infračervenom svetle tesný pár aktívne sa formujúcich hviezd, známy ako Herbig-Haro 46/47. Nachádzajú sa v centre difrakčných lúčov vychádzajúcich z nich. Hviezdy sa nachádzajú v hustom oblaku plynu a prachu a javia sa ako oranžovo-biela škvrna. Tento plyn a prach tvorí disk, ktorý tieto dve hviezdy pohlcujú a tým sa stávajú ešte hmotnejšími. Herbig-Haro 46/47 je dôležitým objektom, pretože je relatívne mladý a má len niekoľko tisíc rokov. Hviezdam trvá milióny rokov, kým sa úplne sformujú. Objekty, ako je tento, tiež umožňujú výskumníkom nahliadnuť do toho, ako hviezdy postupne získavajú hmotu, čo im potenciálne umožní simulovať, ako sa sformovalo naše vlastné Slnko, teda hviezda s nízkou hmotnosťou.
Oranžové oblúky na oboch stranách vznikli pri predchádzajúcich výtryskoch z týchto hviezd. Modrá farba predstavuje neskoršie výtrysky hviezd, ktoré sa tiahnu pozdĺž šikmého difrakčného lúča, ktorý pretína oranžové oblúky.
Aktívne sa formujúce hviezdy pohlcujú plyn a prach, ktorý ich v disku bezprostredne obklopuje. Keď hviezdy pohltia príliš veľa materiálu za príliš krátky čas, reagujú vyvrhnutím hmoty formou výtryskov pozdĺž osi rotácie a to z oboch pólov, čím sa ustáli rotácia hviezdy a z oblasti sa odstráni hmota. V priebehu tisícročí tieto výtrysky regulujú, koľko hmoty si hviezdy zachovajú.
Polopriehľadný modrá hmlovina viditeľná na snímke je oblasťou hustého plynu a prachu. Webbova ostrá snímka v blízkej infračervenej oblasti nám umožňuje nahliadnuť cez jej vrstvy a ukázať oveľa viac z Herbig-Haro 46/47, pričom odhaľuje aj hviezdy a galaxie, ktoré sa nachádzajú ďaleko za ňou. Okraje hmloviny sa menia na jemné oranžové obrysy pozdĺž pravého a dolného okraja.
Modrá hmlovina ovplyvňuje tvary oranžových výtryskov vyvrhovaných centrálnymi hviezdami. Keď vyvrhnutý materiál vnikná do hmloviny vľavo dole, nadobúda širšie rozmery, pretože výtrysky majú viac príležitostí na interakciu s molekulami v hmlovine. Jej materiál tiež spôsobuje, že výtrysky hviezd sa rozsvecujú. V priebehu miliónov rokov sa hviezdy v hmlovine Herbig-Haro 46/47 úplne sformujú a napokon odfúknu všetok zvyšný materiál.
Na tomto zábere sa nachádza množstvo extrémne vzdialených galaxií. Jeho zložený obraz NIRCamu sa skladá z niekoľkých expozícií, ktoré zobrazujú vzdialené galaxie a hviezdy. Modré objekty s difrakčnými lúčmi sú hviezdy a čím sú bližšie, tým sa zdajú byť väčšie. Bielo-ružové špirálové galaxie sa niekedy javia väčšie ako tieto hviezdy, ale sú podstatne vzdialenejšie. Najmenšie červené bodky, Webbova infračervená špecialita, sú často najstaršie a najvzdialenejšie galaxie. V dolnej strednej časti snímku nájdete aj otáznik. Vedci predpokladajú, že ide o pár interagujúcich relatívne mladých galaxií. Je naozaj faktom, že čím hlbšie do vesmíru prenikáme, tým viac otázok to vyvoláva.
Saturn
25. júna 2023 sa vesmírny teleskop NASA Jamesa Webba obrátil k Saturnu, aby uskutočnil prvé pozorovanie planéty v blízkej infračervenej oblasti. Prvé snímky z NIRCamu už teraz fascinujú výskumníkov.
Samotný Saturn sa pri tejto infračervenej vlnovej dĺžke pozorovanej teleskopom javí ako extrémne tmavý, keďže metánový plyn pohlcuje takmer všetko slnečné svetlo dopadajúce na atmosféru. Ľadové prstence však zostávajú relatívne jasné, čo vedie k nezvyčajnému vzhľadu Saturnu na snímke z Webbu.
M42
Tieto Webbove snímky zobrazujú časť hmloviny v Orióne známu ako priečka Orióna. Je to oblasť, kde energetické ultrafialové svetlo z hviezdokopy Trapezium, ktorá sa nachádza v ľavom hornom rohu, reaguje s hustými molekulárnymi mrakmi. Energia hviezdneho žiarenia pomaly eroduje priečku Orióna, čo má zásadný vplyv na molekuly a chemické zloženie protoplanetárnych diskov, ktoré sa tu vytvorili okolo mladých hviezd.
Najväčší obrázok vľavo je z NIRCamu. Vpravo hore je teleskop zameraný na menšiu oblasť pomocou prístroja MIRI. Na týchto snímkach bolo použitých celkovo osemnásť filtrov v prístrojoch MIRI aj NIRCam, ktoré pokrývajú rozsah vlnových dĺžok od 1,4 mikrometra v blízkej infračervenej oblasti až po 25,5 mikrometra v strednej infračervenej oblasti. V samotnom strede oblasti snímku z MIRI sa nachádza mladý hviezdny systém s diskom s názvom d203-506, v ktorom sa formujú planéty. Na obrázku vpravo dole je zobrazený kombinovaný obraz tohto mladého systému z NIRCamu a MIRI. Jeho pretiahnutý tvar je spôsobený tlakom ostrého ultrafialového žiarenia, ktoré na ňu dopadá. Medzinárodný tím astronómov v d203-506 po prvý raz objavil novú molekulu uhlíka.
Kvazar J0100 + 2802
V tomto snímku sa nachádza viac ako 20 000 galaxií. Táto oblasť sa nachádza medzi súhvezdiami Ryby a Androméda. Vedci sa pomocou Webbu zamerali na kvazar J0100+2802, ktorý je aktívnou supermasívnou čiernou dierou, ktorá pôsobí ako maják. Nachádza sa v strede vyššie uvedeného obrázka a javí sa ako malá a ružová hviezda so šiestimi výraznými difrakčnými lúčmi. Tento kvazar je taký žiarivý, že pôsobí ako obrovský reflektor, ktorý osvetľuje plyn medzi ním a teleskopom. Vedci analyzovali 117 galaxií, ktoré všetky existovali približne 900 miliónov rokov po veľkom tresku a zameral sa na 59, ktoré ležia medzi Zemou a týmto kvazarom. Vedci mohli skúmať nielen samotné galaxie, ale aj kvazarom osvetlený plyn v ich okolí. Na Webbovom snímku v blízkej infračervenej oblasti môžeme vidieť štruktúry v každej jednotlivej galaxii, ktorú teleskop zaznamenal.
Tieto galaxie vyzerajú chaotickejšie ako galaxie v blízkom vesmíre a sú zhlukovité a často predĺžené. Tieto galaxie sú tiež mladšie a prebieha v nich aktívna tvorba hviezd. Všetky hviezdy, ktoré Webb objavil, sú veľmi hmotné, čo môže viesť k množstvu supernov, ktoré v týchto galaxiách vybuchujú.
Tieto galaxie existovali tesne pred koncom éry reionizácie, keď vesmír obsahoval rôzne typy plynu – niektoré nepriehľadné a niektoré priehľadné (alebo ionizované). Keď sa pozrieme späť na prah reionizácie, vidíme veľmi výraznú zmenu. Galaxie, ktoré sa skladajú z miliárd hviezd, ionizujú plyn vo svojom okolí, čím ho efektívne menia na priehľadný plyn.
Vedci už dlho hľadajú dôkazy, ktoré by vysvetlili, čo sa stalo počas tohto obdobia, keď vesmír prešiel dramatickými zmenami. Po veľkom tresku bol plyn vo vesmíre neuveriteľne horúci a hustý. V priebehu stoviek miliónov rokov sa plyn ochladil a stal sa nepriehľadným. Potom sa plyn vďaka hviezdam znova začal zohrievať. Plyn sa opäť stal horúcim a ionizovaným – a priehľadným.
Tieto výsledky konkrétnejšie definujú podmienky na tejto špecifickej zastávke v histórii vývoja vesmíru. Webb nielenže jasne ukazuje, že tieto priehľadné oblasti okolo galaxií existujú, ale tiež sme zmerali, aké sú veľké. Predstavte si priehľadné oblasti plynu veľkosti teplovzdušného balóna, v ktorých sa nachádzajú galaxie veľkosti hrášku.
Webb dokázal, že galaxie úplne ionizovali plyn v okruhu 2 miliónov svetelných rokov. To je približne rovnaká vzdialenosť ako priestor medzi našou galaxiou Mliečna cesta a najbližšou susednou galaxiou M31 v Androméde. Počas nasledujúcich sto miliónov rokov sa bubliny ionizovaného plynu ďalej zväčšovali a zväčšovali, až sa nakoniec spojili a spôsobili, že celý vesmír sa stal priehľadným.
Fomalhaut
Tento obrázok disku prachu obklopujúceho mladú hviezdu Fomalhaut je z Webbovho prístroja MIRI. Odhaľuje tri vnútorné prstence, ktoré sa rozprestierajú vo vzdialenosti 23 miliárd kilometrov od hviezdy. Vnútorné prstence, ktoré doteraz neboli nikdy pozorované, Webb odhalil po prvýkrát.
Hubblov vesmírny ďalekohľad a Herschelovo vesmírne observatórium, ako aj ALMA už predtým získali ostré snímky vonkajšieho prstenca. Žiadny z nich však nenašiel žiadnu štruktúru v jeho vnútri.
Tieto prstence sú s najväčšou pravdepodobnosťou sformované gravitačnými silami, ktoré vytvárajú planéty, ktoré nevidíme.
Cassiopeia A
Cassiopeia A (Cas A) je pozostatok po supernove, ktorý sa nachádza približne 11 000 svetelných rokov od Zeme v súhvezdí Kasiopeja. Jeho rozmer je približne 10 svetelných rokov. Táto nová snímka z MIRI ukazuje Cas A v novom svetle.
Na vonkajšej strane pozostatku, najmä v hornej a ľavej časti, sa nachádzajú závoje materiálu, ktoré sa javia ako oranžové a červené v dôsledku emisie z teplého prachu. Označuje to miesta, kde vyvrhnutý materiál z explodovanej hviezdy naráža do okolitého materiálu.
Vo vnútri tohto vonkajšieho plášťa ležia strakaté vlákna svetloružovej farby posiate zhlukmi a uzlami. Predstavujú materiál zo samotnej hviezdy a pravdepodobne žiaria vďaka zmesi rôznych ťažkých prvkov a emisií prachu. Hviezdny materiál možno vidieť aj ako slabšie chumáčiky v blízkosti vnútra dutiny.
Naprieč pravou stranou centrálnej dutiny sa tiahne zelená slučka. Jej tvar a zložitosť sú pre vedcov neočakávané a náročné na pochopenie.
Urán
Tento detailný záber Uránu, ktorý zachytila kamera NIRCam 6. februára 2023, odhaľuje úžasný pohľad na prstence planéty. Planéta má na tomto farebnom zábere modrý odtieň, ktorý vznikol spojením údajov z dvoch filtrov (F140M, F300M) s vlnovou dĺžkou 1,4 a 3,0 mikrónov, ktoré sú tu zobrazené ako modré, resp. oranžové.
Na pravej strane planéty sa na póle smerom k Slnku nachádza jasnejšia oblasť, známa ako polárna čiapočka. Táto polárna čiapočka je pre Urán jedinečná, pretože je to jediná planéta v slnečnej sústave naklonená na bok, čo spôsobuje jej extrémne ročné obdobia. Novým aspektom polárnej čiapočky, ktorý Webb odhalil, je jemné zjasnenie v blízkosti severného pólu Uránu.
Na okraji polárnej čiapočky sa nachádza jasný oblak, ako aj niekoľko slabších rozšírených útvarov severne od okraja čiapočky a ďalší veľmi jasný oblak je vidieť aj na ľavom okraji planéty. Takéto oblaky sú pre Urán typické v infračervených vlnových dĺžkach a pravdepodobne súvisia s búrkovou činnosťou.
M57
Teleskop Jamesa Webba nasnímal asi najznámejšiu prstencovú hmlovinu M57 v Lýre v doteraz nevídanom rozlíšení. Prstencová hmlovina vznikla tak, že hviezda odhodila svoje vonkajšie vrstvy, keď jej došlo palivo, a je príkladnou planetárnou hmlovinou. Je známa aj ako NGC 6720 a nachádza sa relatívne blízko Zeme vo vzdialenosti približne 2 500 svetelných rokov vďaka čomu je jej prsteň viditeľný aj v menších teleskopoch.
Táto nová snímka z kamery NIRCam poskytuje bezprecedentné priestorové rozlíšenie a spektrálnu citlivosť. V tomto súbore údajov sú napríklad obzvlášť viditeľné zložité detaily vláknitej štruktúry vnútorného prstenca. V hmlovine sa nachádza približne 20 000 hustých zhlukov, ktoré sú bohaté na molekulárny vodík. Naopak, vnútorná oblasť obsahuje veľmi horúci plyn. Hlavný obal obsahuje tenký prstenec so zvýšenou emisiou molekúl na báze uhlíka, známych ako polycyklické aromatické uhľovodíky. Približne desať koncentrických oblúkov sa nachádza tesne za vonkajším okrajom hlavného prstenca. Predpokladá sa, že oblúky vznikajú v dôsledku interakcie centrálnej hviezdy so spoločníkom nižšej hmotnosti, ktorý obieha vo vzdialenosti porovnateľnej so vzdialenosťou medzi Slnkom a Plutom. Hmloviny ako M57 tým pádom odhaľujú akúsi astronomickú archeológiu, keďže astronómovia skúmajú hmlovinu, aby sa dozvedeli viac o hviezde, ktorá ju vytvorila.
Webbov prístroj MIRI zobrazuje najmä detaily v koncentrických oblúkoch vo vonkajších oblastiach prstenca hmloviny.
