Widzimy Wszechświat na nowo

Nowy teleskop pokazuje najgłębszy, najostrzejszy obraz odległych galaktyk, jaki kiedykolwiek uzyskano. Tysiące galaktyk – w tym najsłabsze obiekty, jakie kiedykolwiek zaobserwowano w podczerwieni – pojawiły się po raz pierwszy przed naszym wzrokiem. Będziemy poznawać „genealogię Wszechświata” kawałek po kawałku, znacznie dokładniej, niż za pomocą pozostającego na orbicie okołoziemskiej od 30 lat teleskopu Hubble’a. Widoki są tak piękne, że aż trudno uwierzyć, iż prawdziwe.

Czekaliśmy na to od Bożego Narodzenia ubiegłego roku, kiedy to wreszcie teleskop Webba znalazł się na pokładzie rakiety Ariane 5, która wystartowała Gujany Francuskiej. 11 lipca tego roku, dosłownie kilka dni temu, zorganizowano w Białym Domu specjalne wydarzenie, podczas którego prezydent Biden „odsłonił”, niczym arcydzieło, przepełniony szczegółami obraz gromady galaktyk SMACS 0723, znanej od poniedziałku jako „Webb's First Deep Field”. Amerykańska Agencja Kosmiczna (NASA) opublikowała serię pierwszych kolorowych obrazów i danych z Webba we wtorek 12 lipca podczas transmisji na żywo w NASA TV. Projekt teleskopu powstał w latach 90., ale budowa rozpoczęła się dopiero w 2004 roku. Pierwotnie start miał mieć miejsce już w 2007, potem był wielokrotnie przesuwany, stąd owo „wreszcie” w pierwszym zdaniu.

Idea teleskopów kosmicznych ma już bez mała 100 lat, ale dało się ją wprowadzić w życie dzięki wspólnym wysiłkom NASA i jej europejskiej odpowiedniczki dopiero w 1990 roku. Choć programy budowy tych urządzeń podjęto już 20 lat wcześniej. Są niezbędne, bo teleskopy znajdujące się na Ziemi są skazane na coraz większe trudności, ze względu na tzw. zanieczyszczenie światłem. Prosto rzekłszy – nie da się w nocy obserwować gwiazd, bo wcale już nie jest ciemno – światła wielkich metropolii to zgryzota astronomów. Powstanie pierwszego teleskopu kosmicznego otworzyło zatem drogę dla kolejnych konstrukcji. To chyba najważniejsze urządzenia w historii astronomii, a z pewnością tej współczesnej.

Pierwszy, czyli Hubble’a, nazwano upamiętniając amerykańskiego astronoma słynnego z zajmowania się obiektami – jak się okazało innymi galaktykami – poza Drogą Mleczną. Dziś oglądamy pierwsze efekty pracy drugiego teleskopu, który nie tylko przez 30 lat walczył wysiłkiem 10 tys. zaangażowanych w to bezpośrednio ludzi o własne powstanie i o 10 miliardów dolarów, które były na to potrzebne. Musiał również na pół roku przed ostatecznym oderwaniem się od Ziemi zawalczyć o własna nazwę, nadaną mu już w roku 2002.

James Webb upamiętniony za zasługi dla NASA

Z końcem września 2021 NASA ostatecznie postanowiła jednak, że nie planuje zmienić nazwy Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, pomimo, iż były administrator NASA, James Webb, w latach 50. XX w. zgodził się z rządową dyskryminacją gejów i lesbijek jako pracowników agencji. Webb nadzorował NASA od początku administracji Kennedy'ego do końca administracji Johnsona, czyli dosłownie odpowiadał głową za każdą z krytycznych pierwszych misji załogowych w programach Mercury i Gemini, aż do kilku dni przed uruchomieniem pierwszej misji Apollo. I za to właśnie został upamiętniony.

Wszechświat w podczerwieni

Zaprezentowane przez prezydenta Bidena „głębokie pole”, wykonane przez kamerę bliskiej podczerwieni Webba (NIRCam), złożone zostało ze zdjęć wykonanych w różnych długościach fal, osiągając głębokości w zakresie fal podczerwonych poza najgłębszymi polami Kosmicznego Teleskopu Hubble'a. Czas ekspozycji, czyli to, co popularnie nazywamy migawką, niezbędny do wykonania tego pierwszego zdjęcia zaprezentowanego w Białym Domu to 12,5 godziny! A można dłużej. Kamera NIRCam została zbudowana przez zespół z Uniwersytetu Arizony i Centrum Zaawansowanych Technologii Lockheed Martin.

Centrum tego kosmicznego obserwatorium astronomicznego jest ogromne lustro o średnicy ponad 6,5 metra, składające się z 18 mniejszych, sześciokątnych luster. Niezbędne mu do działania są również kamery do robienia zdjęć kosmosu oraz spektrografy, które rozkładają światło, aby zbadać, z jakich pierwiastków czy cząsteczek zbudowane są obserwowane obiekty kosmiczne. Lustro i instrumenty są chronione przed światłem słonecznym przez osłonę termiczną wielkości kortu tenisowego, złożoną z pięciu nałożonych na siebie warstw. Każda warstwa jest cienka jak włos i razem zapewniają, że teleskop działa w ciemności potrzebnej do uchwycenia słabych przebłysków z odległych zakątków Wszechświata.

W przeciwieństwie do teleskopu Hubble'a, który obraca się wokół Ziemi, Webb krąży wokół Słońca w odległości prawie 1,6 miliona kilometrów od nas. Prawie miesiąc zajęło statkowi dotarcie do tego regionu, zwanego Drugim Punktem Lagrange’a. Tutaj grawitacja Słońca i Ziemi równoważy ruch odśrodkowy satelity, co oznacza, że ​​potrzebuje on minimalnej ilości paliwa do korekty kursu. Tu też teleskop pozostaje w stałej pozycji zapewniającej mu dobre pole widzenia na odległy kosmos.

Widziany wszechświat to nic innego jak przeszłość

Choć lata świetlne są miarą odległości, a nie czasu, im dalej patrzymy, tym głębiej zanurzamy się w przeszłość Wszechświata – w to, jaki był kiedyś, gdy zaistniało światło, które teraz dociera do teleskopu rejestrującego w podczerwieni, gdzie jego fale są relatywnie najdłuższe. To sprawia, że Webb może wykryć światło pochodzące od najwcześniejszych gwiazd, które zostało rozciągnięte do długości fal podczerwonych w miarę rozszerzania się Wszechświata.

To pozwala mu zajrzeć dalej w czasie niż potrafił jakikolwiek poprzedni teleskop. Nawet 13,8 miliarda lat temu, czyli na kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu. Teleskop Webba jest zdolny przezierać przez masywne obłoki pyłu, które są nieprzezroczyste dla obserwatoriów światła widzialnego, takich jak Hubble. Te mgławice pyłowe są miejscem powstawania gwiazd i układów planetarnych. Co więcej, jak zauważają astrofizycy z NASA, obraz może nauczyć nas więcej o tajemniczej ciemnej materii, która, jak się uważa, stanowi niespełna 27 proc. bilansu masy-energii Wszechświata (gdy zwykła materia to niespełna 5 proc. owego bilansu). Oczywiście, to nie takie proste, że skoro teraz widzimy więcej obiektów, to część ciemnej materii się wyjaśniła. Jej ilość bowiem została oszacowana dzięki pomiarom tzw. promieniowania reliktowego.

Jak wyjaśnia NASA: „Zdjęcie przedstawia gromadę galaktyk, która pojawiła się 4,6 miliarda lat temu. Łączna masa tej gromady galaktyk działa jak soczewka grawitacyjna, powiększając znacznie bardziej odległe galaktyki znajdujące się za nią. Kamera NIRCam Webba wyostrzyła te odległe galaktyki – dzięki czemu widać maleńkie struktury, których nigdy wcześniej nie widziano, w tym gromady gwiazd i obiekty rozproszone. Gdy Webb będzie szukał najwcześniejszych galaktyk we wszechświecie, naukowcy wkrótce zaczną dowiadywać się więcej o masach, wieku, historii i składzie poszczególnych galaktyk.”

Najpotężniejszy teleskop kosmiczny, jaki kiedykolwiek zbudowano, James Webb, ma zatem za zadanie rozwiązać wciąż liczne zagadki Układu Słonecznego, spenetrować światy wokół innych gwiazd i dać obrazy pomagające rozważać zagadnienie pochodzenie naszego Wszechświata. Czy pomoże nam także nabrać jakiejś zdrowszej perspektywy do pytania o nasze w nim miejsce? Pełną gamę pierwszych obrazów i widm Webba można znaleźć na stronie: https://webbtelescope.org/news/first-images. Oglądajmy. Nawet jeśli tak naprawdę nie rozumiemy naukowej głębi tego obrazu, bo nie jesteśmy astronomami czy kosmologami. Możemy się jednak zachwycić Wszechświatem, który, dzięki temu, powstałemu z międzynarodowego wysiłku, niezwykłemu instrumentowi, staje się dla nas jakby na wyciagnięcie ręki.

Na co dzień jesteśmy rozrywani informacjami, kto z kim spał i kto to sfilmował, a komu urwał się film. Być może zatem dobrze jest, że czasami w ramach informacji dostajemy coś, co realnie jest istotne, jednocześnie interesujące, a w dodatku piękne. Jeśli obrazy z Webba nie zatrzymują czyjegoś wzroku i nie zastanawiają, to nie wiem doprawdy, co by mogło.

#kosmos #teleskop #Magdalena Kawalec-Segond #James Webb #zdjęcia #galaktyka