James Webb Space Telescope (JWST)

[Orionid]

2023 maj 22 16:59 Kosmonauta.net
IA UZ otrzymuje czas na JWST
Świetna wiadomość! Instytut Astronomii Uniwersytetu Zielonogórskiego otrzymał czas na kosmicznym teleskopie JWST. Celem będzie wykonanie spektroskopii brązowego karła WISEA 1534-1043, znanego również jako “The Accident”.
https://kosmonauta.net/2023/05/instytut-astronomii-uniwersytetu-zielonogorskiego-otrzymal-czas-na-jwst/

2) 2023 cze 08 15:30 Kosmonauta.net
Spójrz na 45 tysięcy galaktyk...
...dzięki JWST!
https://twitter.com/NASAWebb/status/1665755317198544897

3) 2023 sty 03 11:00 Kosmonauta.net
JWST - złoto
Na pokładzie JWST jest calkiem sporo złota. Spełnia ono ważną rolę!



4) 5 tys. galaktyk obserwowanych przez Webba na jednej wizualizacji 3D
13.07.2023

Galaktyki uwiecznione przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, w ramach programu Cosmic Evolution Early Release Science, można zobaczyć na wideo z trójwymiarową wizualizacją. 1,5-minutowy film zabiera widza w podróż od pobliskich galaktyk do odległych rubieży i początków Wszechświata.

NASA opublikowała krótkie wideo z trójwymiarową wizualizacją Rozszerzonego Obszaru Grotha (Extended Groth Strip) – regionu między Wielką Niedźwiedzicą i Gwiazdozbiorem Wolarza – pierwotnie obserwowanego przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a, w latach 2004-2005. (...)
https://naukawpolsce.pl/aktualnosci/news%2C97560%2C5-tys-galaktyk-obserwowanych-przez-webba-na-jednej-wizualizacji-3d.html

5) JWST - rok badań Wszechświata
2023 lip 24 14:29 Kosmonauta.net
JWST - rok badań Wszechświata
https://kosmonauta.net/2023/07/rok-fazy-naukowej-jwst/

[Slavin]

Webb odkrył dwa nowe pierścienie pyłowe wokół młodej gwiazdy Fomalhaut.

Na ilustracji pokazano obraz zarejestrowany Teleskopem Webba, który prezentuje resztkowy dysk pyłowy otaczających młodą gwiazdę Fomalhaut odległą o około 25 l.św. Ta struktura rozciąga się aż na ~23 miliardy km (~150 j.a.). Dwa wewnętrzne pasy zostały po raz pierwszy zaobserwowane dzięki niezwykłej jakości obrazowania Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Źródło: NASA/ESA/CSA/A. Gáspár (University of Arizona)/A. Pagan (STScI)


Nowe zdjęcie z Teleskopu Webba jasnej i niedalekiej gwiazdy Fomalhaut prezentuje jej układ planetarny z trzema koncentrycznymi pierścieniami pyłowymi. Najprawdopodobniej te struktury są kształtowane przez siły grawitacyjne pochodzące od zanurzonych wewnątrz, niewidocznych planet. Podobnie jest w naszym Układzie Słonecznym, gdzie planetoidy są „zaganiane” do pasa przestrzeni pomiędzy orbitami Marsa i Jowisza. W 1983 roku astronomowie odkryli dysk w tym układzie gwiezdnym, ale tak spektakularnie zaprezentował go dopiero Teleskop Webba.

Zdjęcie gorącego pyłu wokół niedalekiej, młodej gwiazdy Fomalhaut zostało zrobione przez Teleskop Webba, aby zbadać pas planetoid w świetle podczerwonym - pierwszy, znany poza Układem Słonecznym. Ku zaskoczeniu astronomów, struktury pyłowe są bardziej złożone niż  znany nam w Układzie Słonecznym pas planetoid oraz pas Kuipera. Na tym zdjęciu widać trzy zagnieżdżone, koncentryczne pasy rozciągające się aż do ~23 miliardów km (~150 j.a). Najbardziej zewnętrzny pas jest około dwukrotnie dalej niż pas Kuipera w naszym Układzie Słonecznym, który składa się z małych obiektów i zimnego pyły krążącego poza orbitą Neptuna. Natomiast dwa wewnętrzne pasy materii nigdy jeszcze nie zaobserwowano – teraz ujawnił je Teleskop Webba.

Te pasy otaczają młodą i gorącą gwiazdę widoczną gołym okiem na południowym niebie, jako najjaśniejsza gwiazda w gwiazdozbiorze Ryby Południowej. Fomalhaut znajduje się w odległości ~25 l.św. od nas. Posiada masę około dwa razy większą niż Słońce i jest ~16 razy jaśniejsza niż Słońce. Jest również młoda, ponieważ jej wiek ocenia się na ~440 mln lat (dla porównania nasze Słońce liczy ~4,6 miliarda lat).

Te pasy pyłowe są pozostałościami po zderzeniach większych obiektów podobnych do planetoid lub komet i są nazywane dyskami resztkowymi (ang. debris disks). Są to dyski wokół gwiazd – niezależnie od ich wieku, które są zdominowane przez pył. W przeciwieństwie do dysków wokółgwiazdowych lub protoplanetarnych zawierają bardzo mało materii gazowej. W Układzie Słonecznym przykładem dysku resztkowego jest pas Kuipera.

Fomalhaut jest to taki pierwowzór dysków resztkowych odkrytych w innym miejscu naszej Galaktyki, ponieważ posiada komponenty podobne do tych, które mamy w naszym Układzie Słonecznym - powiedział András Gáspár (University of Arizona in Tucson), który jest głównym autorem publikacji prezentującej wyniki analiz otoczenia Fomalhaut – Analizując strukturę tych pierścieni możemy faktycznie naszkicować, jak powinien wyglądać układ planetarny, gdybyśmy rzeczywiście mieli możliwość zrobienia wystarczająco szczegółowego zdjęcia, aby zobaczyć prawdopodobne planety.



Widok pyłowego dysku resztkowego (ang. debris disk) otaczającego młodą gwiazdę Fomalhaut, który został uzyskany za pomocą kamery MIRI współpracującej z Teleskopem Webba. Trzy zagnieżdżone pasy rozciągają się aż na ~23 miliardy km od gwiazdy (~150 j.a. - ang.→ a.u.). Dwa wewnętrzne zostały zaobserwowane po raz pierwszy przez Teleskop Webba. Opisy po lewej stronie wskazują na struktury, a po prawej stronie pokazano powiększone fragmenty dużego obłoku pyłowego w dwóch podczerwonych długościach fali λ=23 i 25,5μm. Źródło: NASA, ESA, CSA, A. Gáspár (University of Arizona), A. Pagan (STScI)

Wcześniej - przed Teleskopem Webba, najbardziej zewnętrzny pas wokół Fomalhaut był obserwowany zarówno przez teleskopy orbitalne (Kosmiczny Teleskop Hubble’a, Kosmiczne Obserwatorium Herschela) jak i naziemne (ALMA). Jednak żaden z tych teleskopów nie zaobserwował struktur wewnątrz tego pasa. Wewnętrzne, dwa pasy stały się widoczne po raz pierwszy dopiero na zdjęciach w podczerwieni z Teleskopu Webba.

Teleskop Webba wyróżnia się w zdolnością do fizycznego wydzielenia termicznej poświaty z pyłu w tych wewnętrznych obszarach. Dlatego można zobaczyć nigdy wcześniej nie obserwowane wewnętrzne pasy - powiedział współautor publikacji Schuyler Wolff.

Teleskop Hubble’a, ALMA i Webba są narzędziami pozwalającymi na uzyskanie całościowego obrazu dysków resztkowych wokół wielu gwiazd.
Dzięki teleskopom Hubble’a i ALMA mogliśmy zobrazować sporą grupę analogów pasa Kuipera i dowiedzieć się wiele odnośnie powstawania i ewolucji zewnętrznych dysków. Jednak potrzebujemy Teleskopu Webba do sfotografowania tuzinów pasów planetoid poza Układem Planetarnym. Dowiemy się tak wiele o wewnętrznych, cieplejszych obszarach tych dysków, jak wcześniej teleskopy Hubble’a i ALMA ujawniły nam o chłodniejszych, zewnętrznych obszarach - powiedział Wolff.

Najprawdopodobniej te struktury są kształtowane przez siły grawitacyjne pochodzące od niewidocznych planet. Podobnie jak w naszym Układzie Słonecznym, planetoidy są „zaganiane” do pasa planetoid pomiędzy orbitami Marsa i Jowisza. Natomiast wewnętrzny brzeg pasa Kuipera jest kształtowany przez Neptuna, zaś zewnętrzny – przez jeszcze nie odkryte obiekty. W miarę jak Teleskop Webba będzie fotografował coraz więcej gwiazd, tym więcej dowiemy się o konfiguracji ich planet.

Pyłowy pierścień wokół Fomalhaut został odkryty w 1983 roku przez satelitę IRAS. Istnienie tego pierścienia zostało wydedukowane z wcześniejszych obserwacji w większych, submilimetrowych długościach fali za pomocą teleskopów na Mauna Kea, Kosmicznego Teleskopu Spitzera i Caltech Submillimeter Observatory.

Pasy wokół Fomalhaut stanowią swego rodzaju tajemniczą opowieść pt.: gdzie są planety? Uważam, że to nie jest zbyt duża ekstrapolacja gdy powiemy, że najprawdopodobniej wokół tej gwiazdy istnieje naprawdę interesujący układ planetarny - powiedział George Rieke (współautor publikacji i członek zespołu odpowiedzialnego za kamerę MIRI współpracującą z Teleskopem Webb – t.j. instrument użyty do obserwacji Fomalhaut).

Z pewnością nie spodziewaliśmy się bardziej złożonej struktury z drugim, pośrednim pasem i następnie z szerokim pasem planetoid. Ta struktura jest bardzo ekscytująca, ponieważ gdy astronom widzi jakąś przerwę i pierścienie w dysku, to mówi: gdzieś tutaj musi być zanurzona planeta, która rzeźbi te pierścienie! - dodał Wolff.

Teleskop Webba sfotografował również to, co Gáspár przezwał „wielkim obłokiem pyłowym”, który najprawdopodobniej jest śladem po zderzeniu w zewnętrznym pierścieniu pomiędzy dwoma protoplanetarnymi obiektami (planetozymalami). Jest to inna struktura niż prawdopodobna planeta, która po raz pierwszy została zaobserwowana w zewnętrznym pierścieniu przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a w 2008 roku. Dalsze obserwacje tym instrumentem pokazały, że w 2014 roku obiekt zniknął. Najbardziej przekonującą interpretacją tego zjawiska jest rozszerzający się obłok pyłowy, który powstał po zderzeniu dwóch lodowych planetozymali.



Obraz otoczenia młodej gwiazdy Fomalhaut (panel po lewej) uzyskany z pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a. Widać tutaj ogromny pyłowy pierścień otaczający Fomalhaut. Jest to pierścień protoplanetarny, w pobliżu którego zaobserwowano najprawdopodobniej zderzenie protoplanetarnych obiektów o średnicach kilkuset km (panel po prawej – model tego zjawiska). Szacuje się, że podobne kataklizmy wokół Fomalhaut powinny wydarzać się raz na mniej więcej 200 tysięcy lat (patrz rysunek poniżej z wizją artystyczną tego zjawiska). Źródło: NASA, ESA, and A. Gáspár and G. Rieke (University of Arizona)



Wizja artystyczna zderzenia dwóch lodowo-pyłowych obiektów (planetozymali) o średnicach ~200 km, które orbitowały wokół jasnej gwiazdy Fomalhaut znajdującej się w odległości 25 l.św. od nas (model tego zjawiska z lat 2004-2014 → na wcześniejszym zdjęciu w panelu po prawej). Pierwsza interpretacja zakładała, że to była hipotetyczna planeta Dagon, której jasność osłabła i znikła z widoku Teleskopu Hubble’a. W bardziej prawdopodobnej wersji to było zderzenie dwóch planetozymali o średnicach ~200 km. Gdy materia ze zderzenia rozproszyła się powyżej 300 mln km, to obłok przestał być widoczny dla Teleskopu Hubble’a. Szacuje się, że podobne zjawiska zdarzają się raz na ~200 tysięcy lat. Źródło: ESA, NASA, and M. Kornmesser

Idea protoplanetarnego dysku wokół gwiazdy pochodzi z końca XVIII wiek, gdy astronomowie  Immanuel Kant i Pierre-Simon Laplace rozwinęli niezależnie teorię, że Słońce i planety powstały z rotującego obłoku gazowego, który zapadł się i spłaszczył pod działaniem siły grawitacji. Dyski resztkowe tworzą się później - już po uformowaniu się planet i rozproszeniu pierwotnego gazu. Małe obiekty takie jak planetoidy zderzają się w sposób gwałtowny i następuje rozdrobnienie ich powierzchni na ogromne obłoki składające się z pyłu i innych pozostałości. Obserwacje tego pyłu dostarczają unikalnych wskazówek odnośnie struktury układu egzoplanetarnego - aż do planet o wielkości Ziemi i nawet planetoid, które są za małe, aby je zobaczyć pojedynczo.

https://www.jameswebbdiscovery.com/discoveries/webbs-search-for-fomalhauts-asteroid-belt-unveils-stunning-discoveries

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2023/webb-looks-for-fomalhaut-s-asteroid-belt-and-finds-much-more

https://www.nature.com/articles/s41550-023-01962-6

https://arxiv.org/pdf/2305.03789.pdf

[Slavin]

Chmury z piasku na egzoplanecie VHS 1256b.

Na ilustracji wizja artystyczna wirujący chmur odkrytych przez Teleskop Webba w atmosferze egzoplanety VHS 1256b. To ciało niebieskie znajduje się w odległości około 40 l.św. i krąży z okresem ponad 10 tysięcy lat wokół odległego, podwójnego układu gwiezdnego. W tych chmurach wypełnionych krzemianowym pyłem materia cały czas podnosi się, miesza i porusza w ciągu tamtejszej 22-godzinnej doby. Źródło: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI)


Prognoza pogody: oczekiwane są rozproszone, nieregularne chmury krzemianowe na planecie VHS 1256b.

Czy kiedykolwiek gorący piasek smagał twoją twarz? Jest to raczej kojące doświadczenie w porównaniu do ekstremalnych warunków odkrytych wysoko w atmosferze planety VHS 1256b.

Wykorzystując obserwacje spektroskopowe z Teleskopu Webba astronomowie wykazali, że jej chmury składają się z krzemianów o wielkości od drobinek do małych ziaren. Dodatkowo ta niemal stała warstwa chmur porusza się. Astronomowie wyobrażają sobie, że te ziarenka krzemianowe - cyrkulując okresowo w chmurach – stają się za ciężkie i opadają w czeluści atmosfery VHS 1256b. W tych widmach występują również wyraźne sygnatury wody, metanu i tlenku węgla oraz astronomowie znaleźli dowód na występowanie dwutlenku węgla. To jest zaledwie początek badań, po których oczekuje się więcej odkryć w miarę napływu obserwacji z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba.

Astronomowie obserwujący za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba odkryli chmury składające się z krzemianów w atmosferze odległej planety. Ta atmosfera cały czas podnosi się, miesza i porusza w ciągu tamtejszej 22-godzinnej doby – z gorętszą materią wypychaną do góry i chłodniejszą opadającą na dół, czyli występują ruchy konwekcyjne takie jak np. w gotującej się wodzie w czajniku. Powoduje to dramatyczne zmiany jasności takie, że spośród wszystkich znanych nam obiektów o masie planetarnej to właśnie VHS 1256b jest uważana za najbardziej zmienny. Zespół badawczy prowadzony przez Brittany Miles (University of Arizona) znalazł ewidentne sygnatury wody, metanu i tlenku węgla oraz dowód na występowanie dwutlenku węgla. To jest największa ilość molekuł jakie zostały kiedykolwiek jednocześnie zidentyfikowane na planecie poza naszym Układem Słonecznym.

Ta planeta o masie około 12 razy większej niż masa Jowisza- skatalogowana jako VHS 1256b, znajduje się w odległości około 40 l.św. i orbituje wokół układu dwóch gwiazd z okresem ponad 10 tysięcy lat.
VHS 1256b znajduje się około cztery razy dalej od swoich gwiazd niż Pluton od naszego Słońca - co sprawia, że jest to znakomity cel obserwacyjny dla Teleskopu Webba. Oznacza to, że światło tej planety nie miesza się ze światłem jej gwiazd.  - powiedziała Brittany Miles.
Temperatura sięga nawet 830 stopni Celsjusza wysoko w atmosferze VHS 1256b - tam, gdzie cyrkulują te „zapiaszczone” chmury (czyli pełne ziaren krzemianowych).

W chmurach VHS 1256b Teleskop Webba zarejestrował zarówno większe, jak i mniejsze ziarna pyłu krzemianowego, które widać w widmie w długościach fali około λ ~10 μm.
Drobniejsze ziarenka krzemianowe w tej atmosferze mogą być wielkości drobnych cząstek dymu. Większe ziarna mogą być podobne do bardzo gorących i bardzo małych ziarenek piasku - powiedziała współautorka publikacji Beth Biller (University of Edinburgh).



Widmo transmisyjne atmosfery egzoplanety VHS 1256b uzyskane w bliskiej i średniej podczerwieni (λλ ~1-20 μm) za pomocą spektrografów NIRSpec i MIRI współpracujących z Teleskopem Webba. Astronomowie znaleźli w tym widmie sygnatury chmur zbudowanych z ziaren piasku (krzemiany, ang. silicates), wody (ang. water), metanu (ang. methane) i tlenku węgla (ang. carbon monoxide) jak również dowód na występowanie dwutlenku węgla. Źródło: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI); Science: Brittany Miles (University of Arizona), Sasha Hinkley (University of Exeter), Beth Biller (University of Edinburgh), Andrew Skemer (University of California, Santa Cruz)


Na powierzchni VHS 1256b panuje znacznie mniejsza grawitacja w porównaniu do bardziej masywnych brązowych karłów. Dlatego chmury krzemianowe mogą powstawać i trwać wyżej w atmosferze, gdzie może je zarejestrować Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba. Innym powodem dużej turbulentności jej atmosfery jest wiek planety. W skalach astronomicznych jest to dość młoda planeta, która liczy zaledwie 150 mln lat i sukcesywnie będzie się zmieniała, wychładzając się przez kolejne miliardy lat.

Zidentyfikowaliśmy krzemiany, ale lepsze zrozumienie jakie wielkości i kształty ziaren pasują do specyficznych rodzajów chmur będzie wymagało wiele dodatkowej pracy. To nie jest ostatnie słowo  na temat tej planety – to jest początek modelowania na dużą skalę, aby dopasować do złożonych danych z Teleskopu Webba  - powiedziała Brittany Miles.

Żaden inny teleskop nie zidentyfikował naraz tak wiele cech dla pojedynczego obiektu. - powiedział współautor publikacji Andrew Skemer (University of California) – Widać wiele molekuł na jednym widmie uzyskanym przez Teleskop Webba, które szczegółowo opisują dynamikę chmur tej planety i pogodę.

Warto wspomnieć, że zespół badający egzoplanetę VHS 1256b doszedł do tych wniosków analizując widma zebrane przez dwa, następujące instrumenty na pokładzie Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba:
    • NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph),
    • MIRI (Mid-Infrared Instrument).
Astronomowie mogli bezpośrednio obserwować VHS 1256b, ponieważ planeta orbitowuje w dużej odległości od swoich gwiazd. Tutaj do prowadzenie obserwacji planety nie była wykorzystywana technika obserwacji tranzytów, ani tryb koronografu.

Co dalej zdarzy się z egzoplanetą VHS 1256b przez kolejne miliardy lat?
Ponieważ planeta się daleko od swoich gwiazd będzie z czasem wychładzała się i jej niebo może zmienić się z zachmurzonego na bezchmurne.

https://webbtelescope.org/contents/news-releases/2023/news-2023-105

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/acb04a

[Slavin]

Czyżby odkrycie przez Teleskop Webba cząstek dymu w galaktyce we wczesnym Wszechświecie podważa pogląd, iż nie ma dymu bez ognia?

Na ilustracji widać obraz soczewkowania grawitacyjnego ekstremalnie odległej galaktyki SPT0418-47, w której z pomocą Teleskopu Webba odkryto złożone molekuły organiczne podobne do tych zawartych w dymie lub smogu miejskim. Tak szczęśliwie się złożyło, że odległa o ponad 12 miliardów l.św. galaktyka znajduje dla obserwatora na Ziemi niemal idealnie w jednej linii z drugą galaktyką odległą tylko o 3 miliardy l.św. Na tym obrazie w mapowanych („fałszywych”) kolorach niedaleka galaktyka jest pokazana barwą niebieską, a ta odległa – w odcieniach czerwieni. Organiczne molekuły są zamapowane barwą pomarańczową. Źródło: J. Spilker/S. Doyle, NASA, ESA, CSA



Dosłownie - zostały odkryte molekuły organiczne występujące w dymie i miejskim smogu (PAH) w ekstremalnie dalekiej galaktyce SPT0418-47 (> 12 miliardów l.św.). Obserwacje spektroskopowe przeprowadzone za pomocą Teleskopu Webba wskazują, że ta galaktyka jest raczej w fazie powstawiania młodych gwiazd niż akrecji materii na czarne dziury, ale obszary gwiazdotwórcze i występowania PAH nie pokrywają się. Bardzo pomocne w uzyskaniu widma okazało się dodatkowe wzmocnienie promieniowania tej odległej galaktyki (z=4,22) o krotność 30-35 przez soczewkowanie grawitacyjne od bliższej galaktyki (jej przesunięciu ku czerwieni z=0,263).

Na Ziemi wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne PAH (skrót od ang. Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) występują w dymie, sadzy oraz miejskim smogu. Jest wiele rodzajów molekuł PAH. Najprostszy z nich naftalen/naftalina liczy 10 atomów węgla i 8 atomów wodoru. Większe molekuły liczą nawet 50 atomów węgla.

Odkrycie molekuł PAH demonstruje zdolności Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba do analizy skomplikowanych związków chemicznych, które ściśle powiązane z narodzinami gwiazd nawet we wczesny Wszechświecie. Jednak to odkrycie - przynajmniej w odniesieniu do galaktyk, każe wątpić w słuszność porzekadła, że nie ma dymu bez ognia, czyli jak mówią anglicy: „where there’s smoke, there’s fire”.
To znaczy w tym kontekście obecność molekuł organicznych (=„dym”) niekoniecznie wskazuje na istnienie procesów gwiazdotwórczych (=”ogień”).

Organiczne molekuły PAH zostały odkryte w galaktyce SPT0418-47, znajdującej się ponad 12 miliardów l.św. od nas. Z powodu tej ekstremalnej odległości światło tej galaktyki - zaobserwowane właśnie przez Teleskop Webba, rozpoczynało podróż, gdy Wszechświat liczył mniej niż 1,5 miliarda lat. Galaktyka została odkryta w 2013 roku przez South Pole Telescope. Ten teleskop obserwuje na Antarktydzie (stacja Amundsena-Scotta na biegunie południowym) w zakresie promieniowania elektromagnetycznego mikrofalowego, milimetrowego i sub-milimetrowego (ogólnie: mikrofale λ~1mm-1m, zakres sub-milimetrowy λ~100μm-1mm). Stąd oznaczenie galaktyki „SPT...”. Ta galaktyka była obserwowana w wielu obserwatoriach astronomicznych – między innymi przez sieć radioteleskopów ALMA oraz Kosmiczny Teleskop Hubble’a.

Wyniki badań zostały opublikowane w prestiżowy Nature w artykule pt. „Zmiany rozmieszczenia przestrzennego emisji węglowodorów aromatycznych w galaktyce bogatej w pył” (wersja darmowa arXiv:2306.03152). Główny autor publikacji Justin Spilker zauważył, że odkrycie było możliwe dzięki połączeniu potęgi Teleskopu Webba i szczęścia, czyli z pewną pomocą zjawiska zwanego soczewkowaniem grawitacyjnym. Pierwotnie przewidziane przez teorię względności Einsteina -  soczewkowanie grawitacyjne ma miejsce, gdy dwie galaktyki znajdą się niemal idealnie w jednej linii dla obserwatora na Ziemi. Światło galaktyki z drugiego planu (ang. „backgroud galaxy” – patrz rys. poniżej) jest zakrzywiane i wzmacniane przez galaktykę z pierwszego planu (ang. „foreground galaxy” – patrz rys. poniżej) na kształt podobny do pierścienia zwanego pierścieniem Einsteina.

Łącząc niezwykłe możliwości Teleskopu Webba z naturalnym ‘kosmicznym szkiełkiem powiększającym’ potrafiliśmy dostrzec więcej szczegółów niż moglibyśmy w inny sposób - powiedział Spilker - prawdę mówiąc, to przede wszystkim wielkość tego powiększenia sprawiła, że zainteresowaliśmy się obserwacjami tej galaktyki za pomocą Webba, ponieważ faktycznie to pozwoliło nam dostrzec całe bogactwo szczegółów budowy galaktyki we wczesnym Wszechświecie, których inaczej nigdy byśmy nie zobaczyli.



Wyjaśnienie mechanizmu soczewkowania grawitacyjnego ekstremalnie odległej galaktyki SPT0418-47 (z=4,22, ponad 12 miliardów l.św. od nas), która na niebie jest widoczna jako pierścień światła. Taka sytuacja ma miejsce, ponieważ dla obserwatora na Ziemi SPT0418-47 znajduje się niemal idealnie w jednej linii z drugą galaktyką odległą „tylko” o ~3 miliardy l.św. Siły grawitacyjne galaktyki z pierwszego planu (ang. „foreground galaxy”) skupiają dla ziemskiego obserwatora bieg promieni świetlnych od galaktyki z drugiego planu (ang. „backgroud galaxy”) - podobnie jak przy patrzeniu przez nóżkę kieliszka do wina. Soczewkowanie grawitacyjne, oprócz powiększenia źródła obrazu powoduje również jego pojaśnienie – co pozwala na obserwacje bardzo odległych galaktyk, których inaczej nie dałoby się dostrzec. Na przykład obserwowany obraz galaktyki SPT0418-47 jest 30-35 jaśniejszy dzięki temu zjawisku. Źródło: S. Doyle/J. Spilker


W widmie uzyskanym przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, które widać na poniższym rysunku, odkryto linię emisyjną wielkich molekuł organicznych PAH o długości fali λ~3,3μm. Na Ziemi podobne związki chemiczne powodują raka u ludzi i są głównym składnikiem zanieczyszczenia atmosfery (np. dym, smog). Natomiast obecność podobnego „galaktycznego dymu” ma znacznie mniej katastrofalne skutki dla kosmicznych ekosystemów.

W rzeczywistości te duże molekuły występują dość często w przestrzeni kosmicznej. Astronomowie uważają, że są one dobrym markerem świadczącym o powstawaniu młodych gwiazd. Tam, gdzie widać the molekuły obserwuje się również całą feerię skrzących się, młodych gwiazd – wyjaśnił Spilter.

W omawianej publikacji wskazuje się, że powyższa idea może nie obowiązywać we wczesnym Wszechświecie. Tak wyjaśnił to Spilker – Dzięki wysokiej rozdzielczości obrazom z Teleskopu Webba znaleźliśmy wiele obszarów z dymem, ale bez powstawania gwiazd i innych z młodymi gwiazdami, ale bez dymu.

Jest różnica pomiędzy promieniowaniem elektromagnetycznym emitowanym w podczerwieni przez molekuły PAH jak i większe od nich ziarna pyłu. Ziarna pyłu pochłaniają połowę promieniowania elektromagnetycznego emitowanego przez gwiazdy we Wszechświecie i wypromieniują tą energię w zakresie podczerwonym. Całe to promieniowanie podczerwone emitowane przez ziarna pyłu mogą przyćmić obrazy galaktyk z wczesnego Wszechświata – co sprawia, że są one ekstremalnie słabe w podczerwieni lub poniżej progu detekcji dla teleskopów na Ziemi.

Faktycznie przed epoką Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba nie było sposobu, aby zaobserwować te starożytne galaktyki. Zastępczo astronomowie próbowali obserwować obiekty zwane niebieskimi, zwartymi galaktykami karłowatymi BCD (ang. Blue Compact Dwarf galaxies). Galaktyki karłowate podobne do BCD mogły być powszechne we wczesnym Wszechświecie. Niektórzy badacze uważali, że Droga Mleczna i inne większe galaktyki powstała w wyniku  połączenia się galaktyk karłowatych BCD. W niektórych galaktykach BCD mogły powstawać molekuły PAH, ale młode gwiazdy silnie świecą w ultrafiolecie, co również mogło niszczyć cząsteczki PAH.

Ponieważ molekuły PAH zawierają węgiel, więc astronomowie uważają, że one mogą one istnieć dopiero po cyklu życia jednej generacji gwiazd. Pierwiastki cięższe od wodoru i helu nie zostały wytworzone podczas Wielkiego Wybuchu. Stworzyła je dopiero gwiezdna nukleosynteza. Cięższe pierwiastki rozprzestrzeniały się po Wszechświecie w miarę jak kolejne gwiazdy „umierały”.

Detekcja złożonych molekuł we wczesnym Wszechświecie wyznacza istotnym kamień milowy dla Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Justin Spilker widzi to osiągnięcie jedynie jako początek tego co ma nadejść. Z potencjałem Teleskopu Webba do sięgania na dalsze odległości, astronomowie oczekują z niecierpliwością na nowe, jeszcze nieodkryte aspekty Wszechświata. Zespół astronomów kierowany przez Spilkera zamierza dowiedzieć się, czy obecność dymu naprawdę implikuje istnienie ognia za pomocą obserwacji większej liczby galaktyk – szczególnie tych znajdujących się w większej odległości niż SPT0418-47.

To są pierwsze dni Teleskopu Webba, więc astronomowie są podekscytowani podziwianiem wszelkich nowych rzeczy, które może nam zaprezentować – powiedział Spilker – detekcja cząstek dymu w galaktyce we wczesnym Wszechświecie? Webb osiąga to łatwo. Obecnie po raz pierwszy pokazaliśmy, że jest to możliwe i oczekujemy z niecierpliwością, próbując zrozumieć, czy jest to rzeczywiście prawda, że nie ma dymu bez ognia. Być może nawet będziemy w stanie znaleźć galaktyki, które są tak młode, że podobne molekuły złożone jeszcze nie miały czasu powstać w przestrzeni kosmicznej – więc takie galaktyki mają ogień, ale bez dymu. Jedynym sposobem, aby z pewnością dowiedzieć się są obserwacje większej liczby galaktyk – miejmy nadzieję, że nawet tych dalszych niż omawiana.



Dowód obserwacyjny na występowanie molekuł organicznych w galaktyce SPT0418-47 odległej o ponad 12 miliardów l.św. (przesunięcie ku czerwieni z=4,22). Jest to widmo linii emisyjnej λ 3,3μm molekuł wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (PAH) zarejestrowane za pomocą Teleskopu Webba z instrumentem MIRI (Mid-InfraRed Instrument) w modzie MRS (Medium Resolution Spectroscopy). Na rysunku widać zarówno oryginalne dane (cienka, szara linia) jak i wynik po uśrednieniu do mniejszej rozdzielczości R ≈ 600 (fioletowa linia). Dla porównania zaprezentowano również tą samą linię widmową dla jądra formującej się gwiazdy VV114 (z=0,02) uzyskaną za pomocą spektrografu NIRSpec sprzężonego z Teleskopem Webba (czerwona linia).
Jest to najbardziej krótkofalowa (λ 3,3μm) linia widmowa najmniejszych, neutralnych molekuł PAH liczących mniej niż 100 atomów węgla, która powstaje w wyniku przejść wibracyjnych węglowo-wodorowych. Źródło: arXiv:2306.03152



Faktyczny kształt ekstremalnie odległej galaktyki SPT0418-47 (z=4,22, ponad 12 miliardów l.św od nas) zrekonstruowany na podstawie obserwacji sieci teleskopów ALMA. Na niebie widać ją jako prawie idealny pierścień światła, ponieważ jest grawitacyjnie soczewkowana przez inną pobliską galaktykę (z=0,263). Aktualnie (2023r.) jest to najbardziej odległa galaktyka, w której Teleskop Webba odkrył molekuły organiczne. Źródło: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Rizzo et al.

https://www.nature.com/articles/s41586-023-05998-6

https://arxiv.org/abs/2306.03152

https://artsci.tamu.edu/news/2023/06/webb-telescope-smokes-out-universes-most-distant-organic-molecules.html

[Slavin]

Webb udowodnił, że galaktyki przekształciły wczesny Wszechświat.

W centrum ilustracji znajduje się kwazar J0100+2802 (z=6,3)–niepozorny, różowy obiekt z ośmioma pierścieniami dyfrakcyjnymi - „spajkami”, będącymi znakiem rozpoznawczym Teleskopu Webba (gwiazdy tła mają te spajki dłuższe i w kolorze niebieskim). Na tym zdjęciu w podczerwieni na pograniczu konstelacji Ryb i Andromedy widać również tysiące różnokolorowych galaktyk. Niektóre z tych najmniejszych są w odcieniach pomarańczowych lub różowych. Najbardziej odległe galaktyki wyglądają jak pojedyncze kropki świetlne.
Źródło: NASA, ESA, CSA, Simon Lilly (ETH Zürich), Daichi Kashino (Nagoya University), Jorryt Matthee (ETH Zürich), Christina Eilers (MIT), Rob Simcoe (MIT), Rongmon Bordoloi (NCSU), Ruari Mackenzie (ETH Zürich); Image Processing: Alyssa Pagan (STScI) Ruari Macken


W centrum tego niepozornego zdjęcia nieba z pogranicza konstelacji Ryb oraz Andromedy (ekspozycja ~9,7 godzin) znajduje różowy, również niepozorny obiekt z ośmioma pierścieniami dyfrakcyjnymi zwanymi popularnie „spajkami” - znak rozpoznawczy Teleskopu Webba. Jest to kwazar J0100+2802 odległy o ponad 12,8 miliardów l.św. (z=6,3). Ten kwazar nie jest tutaj najważniejszy, a odkryta ponad setka galaktyk, które istniały wtedy, gdy Wszechświat liczył około 900 milionów lat. Obserwacje spektroskopowe uzyskane za pomocą teleskopu Webba po raz pierwszy dowiodły, że właśnie wokół tych galaktyk przestrzeń staje się przeźroczysta. Właśnie wtedy era rejonizacji Wszechświata zbliżała się do końca!

We wczesnym Wszechświecie materia gazowa pomiędzy gwiazdami i galaktykami była nieprzeźroczysta. Energetyczne fotony emitowane przez gwiazdy nie mogły przez nią przeniknąć. Ale około 1 miliard lat po Wielkim Wybuchu ten gaz stał się całkowicie przeźroczysty. Dlaczego? Nowe obserwacje uzyskane przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba dokładnie określiły przyczynę. Gwiazdy w galaktykach wyemitowały wystarczającą ilość światła do ogrzania i jonizacji gazu wokół tych galaktyk - sprawiając, że przez setki milionów lat Wszechświat stał się przeźroczysty.

W dniu 12 czerwca 2023 r. ukazały się trzy publikacje z wynikami grupy badawczej „EIGER” kierowanej przez Simona Lilly (ETH Zürich, Szwajcaria), które rzucają nowe światło na okres zwany erą rejonizacji, gdy Wszechświat doznał tych dramatycznych zmian. Po Wielkim Wybuchu materia gazowa była ekstremalnie gorąca i gęsta. Przez setki milionów lat ten gaz schłodził się. Następnie nastąpiła powtórka. Materia gazowa ponownie stała się gorąca i zjonizowana najprawdopodobniej w wyniku powstania młodych gwiazd w galaktykach, i w ciągu milionów lat stała się przeźroczysta.

Astronomowie od dawna poszukiwali ostatecznych dowodów, które mogłyby wyjaśnić tą transformację. Najnowsze wyniki przekonująco pokazały koniec ery rejonizacji. Główny autor pierwszej publikacji grupy EIGER Daichi Kashino (Nagoya University, Japonia) wyjaśnił to następująco:
Teleskop Webb nie tylko ewidentnie pokazał, że te przeźroczyste obszary występują wokół galaktyk, ale również zmierzyliśmy ich wielkość. W danych z Teleskopu Webba widzimy galaktyki rejonizujące gaz wokół nich.

Te obszary z przeźroczystą materią gazową są ogromne w porównaniu do wielkości galaktyk – coś jak balon wypełniony nagrzanym powietrzem i ziarnko grochu wewnątrz. Obserwacje uzyskane Teleskopem Webba pokazują, że te względnie malutkie galaktyki spowodowały rejonizację – usuwając nieprzeźroczystość w ogromnych obszarach przestrzeni wokół nich. Przez kolejne setki milionów lat te przeźroczyste „bąble” powiększały się, łączyły i ostatecznie cały Wszechświat stał się przeźroczysty.



W czasie ery rejonizacji ponad 13 miliardów lat temu materia gazowa pomiędzy galaktykami była nieprzeźroczysta, uniemożliwiając obserwacje młodych galaktyk. W miarę, jak powstawały gwiazdy i galaktyki i dalej ewoluowały - następowała stopniowa transformacja materii gazowej ze stanu neutralności elektrycznej i nieprzeźroczystości do stanu zjonizowanego i przejrzystości. Źródło: NASA, ESA, CSA, Joyce Kang (STScI)

Astronomowie celowo wybrali do analizy moment czas przez końcem ery rejonizacji, kiedy Wszechświat jeszcze nie do końca był przeźroczysty. Zawierał mieszaninę gazu w różnych stanach. W tym celu Teleskop Webba został skierowany w kierunku kwazara J0100+2802, czyli ekstremalnie jasnej, aktywnej, supermasywnej (~10miliardów M☉) czarnej dziury, która działa jak olbrzymi reflektor (jasność kilkadziesiąt tysięcy razy większa od Drogi Mlecznej!) oświetlając gaz pomiędzy kwazarem i Teleskopem Webba. Tego kwazara można znaleźć w centralnej części poniższego zdjęcia, jako różowy obiekt otoczony charakterystycznymi ośmioma promieniami dyfrakcyjnymi („spajkami”), które są artefaktami wynikającymi z konstrukcji Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba

Gdy światło podróżowało od kwazara J0100+2802 (kosmologiczne przesunięcie ku czerwieni z=6,3; odległość 12,8 miliardów l.św.) do nas przez różne obszary z materią gazową to, albo było absorbowane przez nieprzeźroczysty gaz, albo poruszało się swobodnie przez przeźroczysty gaz. Omawiane wyniki były możliwe do uzyskania tylko dzięki połączeniu wyników obserwacji kwazara za pomocą Teleskopu Webba oraz naziemnych teleskopów w obserwatoriach M.Keck Observatory, ESO (teleskop VLT) i Las Campas Observatory (Magellan Telescope).

Następnie astronomowie z grupy EIGER wykorzystali dane z Teleskopu Webba, aby zidentyfikować galaktyki w pobliżu kierunku obserwacji na kwazara i pokazali, że na ogół te galaktyki są otoczone przez przeźroczyste obszary o promieniu około 2 milionów l.św.
Innymi słowy, Teleskop Webba zaprezentował przykłady galaktyk w trakcie trwania procesu oczyszczania przestrzeni wokół nich przy końcu ery rejonizacji. Promień obszaru, który stał się przeźroczysty wokół tych galaktyk odpowiada mniej więcej odległości pomiędzy Drogą Mleczną i Galaktyką Andromedy.



Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba sfotografował fragment nieba (przekątna ~6,7’) w bliskiej podczerwieni (~3,5μm) zawierający ponad 20 tysięcy galaktyk - na pograniczu konstelacji Ryb i Andromedy.
Astronomowie z grupy EIGER skupili się na badaniach kwazara J0100+2802 (różowy obiekt z ośmioma „spajkami” w centralnej części zdjęcia) i szczególnych 117 galaktyk, które istniały około 900 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Astronomowie odkryli, że te galaktyki jonizowały otaczający gaz – sprawiając, że stał się przeźroczysty. Materiał obserwacyjny zebrany przez Teleskop Webba z kamerą NIRCam podczas 9,7-godzinnego naświetlania tego obszaru nieba (zdjęcia w trzech filtrach + spektroskopia) pozwolił wyznaczyć promień tych przeźroczystych „bąbli” wokół galaktyk na około 2 miliony l.św. Z czasem te obszary powiększały się i łączyły - i sprawiły, że w końcu Wszechświat stał się przeźroczysty. Te wyniki grupy astronomów EIGER zapewniły istotny wgląd w erę rejonizacji.
Źródło: NASA, ESA, CSA, Simon Lilly (ETH Zürich), Daichi Kashino (Nagoya University), Jorryt Matthee (ETH Zürich), Christina Eilers (MIT), Rob Simcoe (MIT), Rongmon Bordoloi (NCSU), Ruari Mackenzie (ETH Zürich); Image Processing: Alyssa Pagan (STScI), Ruari Macke

Jak wyglądały galaktyki, gdy Wszechświat liczył 900 milionów?
Wyjaśnił to główny autor drugiej publikacji grupy EIGER Jorryt Matthee (ETH Zürich, Szwajcaria) – wyglądają one bardziej chaotycznie niż galaktyki w bliskim nam Wszechświecie. Teleskop Webba pokazuje, że w nich powstawały gwiazdy i musiało wybuchać wiele supernowych. Młodość musiały mieć więc wypełnioną przygodami!

Jednocześnie wykorzystując obserwacje Teleskopu Webba potwierdzono, że czarna dziura w kwazarze J0100+2802 w centrum opisywanego zdjęcia jest obecnie najbardziej masywnym, znanym nam kwazarem we wczesnym Wszechświecie o masie około 10 miliardów mas Słońca. Wyjaśnia to główna autorka trzeciej publikacji grupy EIGER Anna-Christina Eilers (MIT,USA) – nadal nie potrafimy wyjaśnić, w jaki sposób kwazary mogły stać się tak duże we wczesnym Wszechświecie. Jest to jeszcze jedna zagadka do rozwiązania!
Na tych znakomitej jakości zdjęciach zrobionych Teleskopem Webba również nie znaleziono śladów soczewkowania grawitacyjnego światła kwazara – co oznacza, że to wyznaczenie masy kwazara J0100+2802 jest ostateczne.

Nazwa grupy badawczej „EIGER” kierowanej przez Simona Lilly pochodzi od skrótu w języku angielskim Emission-line galaxies and Intergalactic Gas in the Epoch of Reionization, a przy okazji oznacza nazwę szczytu w Alpach. Celem tego międzynarodowego projektu są badania galaktyk z widmowymi liniami emisyjnymi i materii międzygalaktycznej w epoce rejonizacji za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba i jego instrumentów.

Astronomowie z grupy EIGER zademonstrowali niezwykłe możliwości kamery NIRCam (Near-Infrared Camera) współpracującej z Kosmicznym Teleskopem Jamesa Webba w trybie bezszczelinowej spektroskopii, która jednocześnie pozwala robić zdjęcia nieba jak i widma każdego obiektu na zdjęciu. Astronomowie z grupy EIGER żartobliwie nazwali tą konfigurację Webba „maszyną znakomitą do spektroskopowych przesunięć ku czerwieni” (ang. „spectacular spectroscopic redshift machine”).
Na przykład zdjęcie z kwazarem J0100+2802 z ilustracji tytułowej było naświetlane w tej konfiguracji Webba przez około 9,7 godzin.
Astronomowie z grupy EIGER będą podobnie analizowali jeszcze pięć innych pól na niebie z kwazarami w centrum zdjęcia.



Zrobione przez Teleskop Webb zdjęcia kilku galaktyk, które istniały, gdy Wszechświat liczył zaledwie 900 milionów lat. Ujawnia się chaotyczna natura tych wczesnych galaktyk, w których intensywnie powstają gwiazdy. Są to takie zgęstki materii - często wydłużone.
Źródło: NASA, ESA, CSA, Simon Lilly (ETH Zurich), Daichi Kashino (Nagoya University), Jorryt Matthee (ETH Zurich), Christina Eilers (MIT), Rongmon Bordoloi (NCSU), Ruari Mackenzie (ETH Zurich), Image Processing: Alyssa Pagan (STScI), Ruari Mackenzie (ETH Zurich)

https://webbtelescope.org/contents/news-releases/2023/news-2023-122.html

https://eiger-jwst.github.io/index.html

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/acc588

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/acc846

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/acd776

[Slavin]

Teleskop Webba odkrył ważną molekułę węglową w dysku protoplanetarnym w Mgławicy Oriona.

Na ilustracji obrazy fragmentu Mgławicy Oriona zwanego Poprzeczką Oriona (ang. Orion Bar – nie mylić z Pasem Oriona=Orion’s Belt) uzyskane przez Teleskop Webba w 18 filtrach w podczerwieni w zakresie widmowym od 1,4μm do 25,5μm. Największy obraz po lewej stronie  sfotografowała kamera NIRCam (tutaj w pobliżu centrum widać jasny, wielokrotny układ gwiazdowy θ2Orionis A), obraz u góry po prawej stronie – kamera MIRI (tutaj w centrum zdjęcia znajduje się młody układ gwiazdowy d203-506 z dyskiem protoplanetarnym), obraz na dole po prawej – połączone obrazy z obu kamer pokazujące ten młody układ gwiazdowy. Źródło: ESA/Webb, NASA, CSA, M. Zamani (ESA/Webb), and the PDRs4All ERS Team


Związki węgla są podstawą życia jakie znamy i jako takie budzą wielkie zainteresowanie naukowców próbujących zrozumieć, zarówno w jaki sposób powstało i rozwijało się życie na Ziemi, jaki i potencjalnie mogłoby się rozwijać gdzie indziej w naszym Wszechświecie. Wśród astronomów jest wielu entuzjastów badań nad chemią organiczną (tzn. chemią związków węgla) ośrodka międzygwiazdowego.
Właśnie po raz pierwszy astronomowie zarejestrowali z pomocą Teleskopu Webba związek węgla zwany kationem metylowym (CH3+). Ta molekuła jest ważna, ponieważ sprzyja formowaniu się bardziej złożonych molekuł zawierających węgiel. Została odkryta w młodym układzie gwiazdowym z dyskiem protoplanetarym d203-506, który znajduje się w odległości 1350 l.św. w Mgławicy Oriona.

Kation metylowy (CH3+) jest prosta molekułą, która posiada niezwykłą właściwość, ponieważ łatwo wchodzi w reakcje chemiczne z innymi molekułami z wyjątkiem wodoru, który jest najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem we Wszechświecie. Ta unikalna własność inicjowania tworzenia bardziej skomplikowanych molekuł opartych na węglu sprawia, że jest ona głównym składnikiem chemii związków węgla. Związki chemiczne węgla niezmiernie interesują astronomów, ponieważ całe znane nam życie bazuje na węglu. Detekcja CH3+ w obszarze przestrzeni, gdzie potencjalnie mogą powstać planety z warunkami sprzyjającymi powstaniu życia, jest potwierdzeniem bezprzykładnych możliwości Kosmicznego Teleskopu James Webba.

Związki węgla pełnią rolę swego rodzaju cegiełek do budowania życia takiego jakie znamy. Są niezbędne do zrozumienia ewolucji życia na Ziemi i jego istnienia potencjalnie gdzieś indziej we Wszechświecie. Astronomów szczególnie interesuje chemia organiczna ośrodka międzygwiazdowego, która bada procesy chemiczne występujące w środowiskach powstawania młodych gwiazd i planet. Jony molekularne zawierające węgiel odgrywają istotną rolę w tej dziedzinie, ponieważ łączą się one z innymi molekułami nawet w tak niskich temperaturach jakie istnieją w ośrodku międzygwiazdowym i tworzą złożone związki organiczne. Spośród jonów zawierających węgiel, szczególnie ważny jest kation metylowy (CH3+) - co wynika z analiz teoretycznych jeszcze z lat 70-tych i 80-tych ubiegłego wieku. Jednakże odkrycie tej molekuły nie było możliwe aż do teraz. Dopiero Teleskop Webba zaobserwował po raz pierwszy molekułę CH3+ i potwierdził jej kluczową rolę w chemii ośrodka międzygwiazdowego. Waga tego odkrycia została doceniona publikacją w prestiżowym czasopiśmie Nature.

Detekcja molekuł CH3+ stanowiła wielkie wyzwanie, ze względu na jej właściwości symetrii, które uniemożliwiają obserwacje za pomocą radioteleskopów (obserwacje radiowe bazują na obecności stałych asymetrii, czyli stałych momentów dipolowych w molekule). Teoretycznie linie widmowe CH3+ mogłyby być również zaobserwowane w podczerwieni, ale atmosfera ziemska praktycznie uniemożliwia ich obserwacje z powierzchni Ziemi. Dopiero Teleskop Webba z instrumentami NIRSpec i MIRI umożliwił detekcję.

Kation metylowy (CH3+) został odkryty w układzie gwiazdowym z dyskiem protoplanetarnym który znajduje się w odległości około 1350 l.św w Mgławicy Oriona w tzw. Poprzeczce Oriona (ang. Orion Bar – nie mylić z asteryzmem zwanym Pasem Oriona / ang. Orion’s Belt). Ten układ oznaczono jako d203-506. Mimo, że gwiazda w układzie d203-506 jest małym, czerwonym karłem o masie 1/10 masy Słońca, to jednak na ten układ pada silne promieniowanie ultrafioletowe z gorących, młodych i masywnych gwiazd z pobliskiej Gromady Trapez znajdującej się tuż za górnym lewym narożnikiem poniższego zdjęcia. Astronomowie uważają, że większość dysków protoplanetarynych z formującymi się planetami przechodzi przez taki okres silnego promieniowania ultrafioletowego, ponieważ gwiazdy często powstają w grupach, które zawierają masywne gwiazdy emitujące silny ultrafiolet.



Zdjęcie fragmentu Mgławicy Oriona zwanego Poprzeczką Oriona (ang. Orion Bar – nie mylić z asteryzmem zwanym Pasem Oriona / ang. Orion’s Belt) sfotografowane przez Teleskop Webba z kamerą NIRCam (bliska podczerwień: od 1,4μm/fiolet do 4,8μm/czerwień). W obszarze tej „poprzeczki” następuje oddziaływanie gęstych obłoków molekularnych z eultrafioletowym promieniowaniem pochodzącym od młodych i gorących gwiazd masywnych z pobliskiej Gromady Trapez znajdującej się tuż za górnym lewym narożnikiem zdjęcia. Silne promieniowanie UV pochodzące od tych masywnych gwiazd powoli niszczy Poprzeczkę Oriona oraz ma istotny wpływ na molekuły i chemię dysków protoplanetarnych, które powstały wokół rodzących się gwiazd. Źródło: ESA/Webb, NASA, CSA, M. Zamani (ESA/Webb), and the PDRs4All ERS Team


Dowody zawarte w meteorytach sugerują, że dysk protoplanetarny, który dał początek naszemu Układowi Słonecznemu również był wystawiony na silne promieniowanie ultrafioletowe emitowane przez gwiezdnego towarzysza Słońca, który już „rozpłynął się” w Drodze Mlecznej wraz z pozostałym rodzeństwem naszego Słońca. Stanowi to zagadkę, ponieważ przez długi czas uważano promieniowanie ultrafioletowe jako czynnik działający destrukcyjnie na powstawanie złożonych molekuł organicznych. Jednakże odkrycie molekuł CH3+ w układzie d203-506 może stanowić klucz do jej rozwikłania. Badacze zaproponowali, iż promieniowanie ultrafioletowe jest źródłem energii do tworzenia molekuł CH3+ i okres silnego napromieniowania ultrafioletem niektórych dysków protoplanetarnych wpływa na ich chemię. Na przykład obserwacje dysków protoplanetarnych, które nie były naświetlane silnym promieniowaniem ultrafioletowym wykazują dużą obfitość wody, której nie odkryto w układzie d203-506.

Główny autor omawianej publikacji Olivier Berné (University of Toulouse, Francja) sugeruje, że promieniowanie ultrafioletowe może odgrywać kluczową rolę we wczesnych etapach chemii powstawania życia, poprzez wspieranie produkcji jonów CH3+ - czynnik, który być może do tej pory był niedoszacowany.



Zdjęcie fragmentu Mgławicy Oriona zwanego Poprzeczką Oriona, sfotografowane przez Teleskop Webba z kamerą MIRI (średnia podczerwień: od 7,7μm/niebieski do 25μm/czerwień). W centrum tego obrazu znajduje się młody układ gwiazdowy oznaczony jako d203-506, który zawiera dysk protoplanetarny. Po raz pierwszy astronomowie wykorzystali Teleskop Webba, aby zarejestrować w tym dysku molekułę węglową znaną jako kation metylowy (CH3+). Ta molekuła jest ważna ponieważ sprzyja powstawaniu bardziej złożonych molekuł opartych na węglu. Źródło: ESA/Webb, NASA, CSA, M. Zamani (ESA/Webb), and the PDRs4All ERS Team

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06307-x

https://webbtelescope.org/contents/news-releases/2023/news-2023-129

https://www.jameswebbdiscovery.com/discoveries/webb-makes-first-detection-of-carbon-molecule-in-a-planet-forming-disc

[Lion97]

Webb po raz pierwszy spojrzał na Saturna w bliskiej podczerwieni 25 czerwca. Przy tej długości fali planeta wydaje się ciemna, ponieważ metan w jej atmosferze pochłania światło słoneczne — ale jej lodowe pierścienie pozostają jasne!

https://twitter.com/NASAWebb/status/1674795674280562693

[Slavin]

Webb odkrył włókna galaktyczne z czasów, gdy Wszechświat liczył 830 milionów lat.

Na ilustracji: Układ 10 galaktyk oznaczonych ośmioma, białymi kółkami wzdłuż przekątnej, nitkowatej linii (dwa kółka zawierają więcej niż jedną galaktykę), który został sfotografowany przez Teleskop Webba z kamerą NIRCam. Jest to rozciągające się na 3 miliony l.św. włókno zakotwiczone do jasnego kwazara, czyli galaktyki z aktywną, supermasywną czarną dziurą w jej centrum. Kwazara oznaczonego jako J0305-3150 widać w centrum grupy trzech kółek po prawej stronie zdjęcia. Kwazar przyćmiewa jasnością swoja galaktykę macierzystą. Te 10 galaktyk istniało już 830 milionów lat po Wielkim Wybuchu (z=6,6). Astronomowie sądzą, że to włókno w końcu stanie się masywną gromadą galaktyk. Źródło: NASA, ESA, CSA, Feige Wang (University of Arizona), and Joseph DePasquale (STScI)



Galaktyki nie są rozmieszczone przypadkowo we Wszechświecie. Grupują się nie tylko w gromady, ale również w ogromne, wzajemnie połączone struktury włókniste z gigantycznymi pustkami pomiędzy nimi. Ta „kosmiczna pajęczyna” powstała jako delikatna struktura i stała się z czasem coraz wyraźniejsza - w miarę, jak grawitacja przyciągała materię.

Wykorzystując Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, astronomowie odkryli nitkowato rozmieszczone 10 galaktyk, które istniały zaledwie 830 milionów lat po Wielkim wybuchu. Ta rozciągająca się na 3 miliony l.św. struktura jest zakotwiczona do jasnego kwazara, czyli galaktyki z aktywną, supermasywną czarną dziurą w jej centrum. Astronomowie sądzą, że to włókno ostatecznie stanie się masywną gromadą galaktyk, podobną do dobrze znanej Gromady Warkocza Bereniki w nieodległym nam Wszechświecie.

Członek zespołu badawczego Xiaohui Fan (the University of Arizona, USA) wyraził zaskoczenie długością i wąskością tego włókna, mówiąc – spodziewałem się znaleźć coś, ale nie oczekiwałem tak długiej i wąskiej struktury.
Ta struktura pierwszych włókien reprezentuje jedno z najwcześniejszych połączeń pomiędzy odległymi kwazarami i kosmiczną pajęczyną, i oznacza istotny kamień milowy w naszym rozumieniu wczesnego Wszechświata.

To odkrycie zostało uzyskane w ramach projektu ASPIRE (A SPectroscopic survey of biased halos In the Reionization Era), którego celem są badania kosmicznego otoczenia najwcześniejszych czarnych dziur. W sumie program przewiduje obserwacje 25 kwazarów, które istniały w obrębie pierwszego miliarda lat po Wielkim Wybuchu - w okresie znanym jako era rejonizacji. Celem ASPIRE jest wzbogacenie naszej wiedzy na temat formowania się kosmicznych struktur, poprzez badanie, w jaki sposób tworzą się takie masywne czarne dziury.

Wyjaśnił to Joseph Hennawi (University of California, USA) – ostatnie dwie dekady badań kosmologicznych zapewniły nam solidne zrozumienie, w jaki sposób powstaje i ewoluuje kosmiczna pajęczyna. Celem ASPIRE jest zrozumienie w jaki sposób można włączyć powstawanie najwcześniejszych, masywnych czarnych dziur do naszej obecnej opowieści o powstawaniu kosmicznych struktur.


Rosnące potwory

Oprócz szczegółów tych włóknistych struktur grupujących galaktyki, projekt ASPIRE zajmuje się również badaniami ośmiu kwazarów we wczesnym Wszechświecie. Astronomowie potwierdzili, że czarne dziury w tych kwazarach, które istniały już mniej niż miliard lat po Wielkim Wybuchu, posiadają masy od 600 milionów do 2 miliardów mas Słońca. Zrozumienie, jak one urosły do tak olbrzymich mas w ciągu krótkiego okresu czasu pozostaje głównym przedmiotem badań.

Według kierownika projektu ASPIRE, Feige Wang (the University of Arizona, USA) – aby mogły powstać te supermasywne czarne dziury, w tak krótkim czasie, muszą być spełnione dwa kryteria. Po pierwsze, potrzebny jest początek wzrostu z masywnych „ziaren” czarnych dziur. Po drugie, nawet jeśli takie ziarno będzie miało masę równoważną tysiącom Słońc, to nadal potrzebuje akrecji materii milion razy większej z maksymalnym możliwym tempem w ciągu całego jej życia.

Omawiane obserwacje uzyskane Teleskopem Webba dostarczyły również istotnych dowodów, w jaki sposób supermasywne czarne dziury we wczesnym Wszechświecie mogą kontrolować powstawanie gwiazd w ich galaktykach macierzystych. Te czarne dziury nie tylko akreują materię, ale również generują potężne wypływy materii, które mogą rozciągać się poza same czarne dziury i wpływać na powstawanie gwiazd w skali galaktyki.

Główna badaczka czarnych dziur w projekcie ASPIRE Jinyi Yang powiedziała – silne wiatry generowane przez czarne dziury mogą hamować proces powstawania gwiazd w galaktyce macierzystej. Takie wiatry obserwowano o bliskim nam Wszechświecie, ale nigdy nie były zaobserwowane bezpośrednio w erze rejonizacji. Siła takiego wiatru zależy od struktury kwazara. W obserwacjach Webba widzimy, że takie wiatry istniały we wczesnym Wszechświecie.



Na ilustracji: Pole pełne galaktyk z programu ASPIRE sfotografowane przez Teleskop Webba z kamerą NIRCam. Znajduje się tutaj kwazar J0305-3150 (z=6,6), którego jasność przyćmiewa galaktykę macierzystą. Na dole po prawej stronie znajdują się strzałki kompasu, pozycjonujące to zdjęcie na niebie. Poniżej zdjęcia podano nazwy filtrów użytych w kamerze NIRCam oraz mapowania kolorów przypisane do każdego filtru. Źródło: NASA, ESA, CSA, Feige Wang (University of Arizona), and Joseph DePasquale (STScI)

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/accd6f

https://www.jameswebbdiscovery.com/discoveries/webb-telescope-discovers-830-million-year-old-galactic-filament

[Slavin]

Pierwszy portret Saturna z pierścieniami sfotografowany przez Teleskop Webba.

Na ilustracji: Wykonane przez Teleskop Webba i kamerę NIRCam w dniu 25 czerwca 2023 roku pierwsze zdjęcie Saturna z jego ikonicznymi pierścieniami w odcieniach koloru „złotego” i trzema księżycami: Dione, Enceladus i Tetyda. Źródło: NASA, ESA, CSA, Matthew Tiscareno (SETI Institute), Matthew Hedman (University of Idaho), Maryame El Moutamid (Cornell University), Mark Showalter (SETI Institute), Leigh Fletcher (University of Leicester), Heidi Hammel (AURA), Image Processing: Joseph DePasquale (STScI)


Po raz pierwszy w dniu 25 czerwca 2023 roku Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba wykonał zachwycające zdjęcie Saturna, jego ikonicznych pierścieni w odcieniach koloru „złotego” i niektórych księżyców. Już wstępnie opracowane zdjęcie z kamery NIRCam zachwyciło astronomów. Sam Saturn wydaje się bardzo ciemny w bliskiej podczerwieni (długość fali λ=3,23μm). Metan pochłania prawie całe światło słoneczne wpadające do atmosfery planety. Natomiast lodowe pierścienie pozostają względnie jasne – co tworzy niezwykły widok „ciemnego” Saturna.

Tytułowe zdjęcie zostało wykonane w ramach programu obserwacyjnego 1247, którego celem jest uzyskanie serii silnie naświetlonych zdjęć Saturna. Te zdjęcia zostały zrobione po to, aby przetestować możliwości Teleskopu Webba do detekcji słabych księżyców wokół tej planety oraz jasnych jego pierścieni. Każdy nowo-odkryty księżyc może pomóc astronomom stworzyć zarówno bardziej kompletny, aktualny obraz układu Saturna, jak i jego przeszłości.


Świecące pierścienie Saturna

Na nowym zdjęciu Saturna wyraźnie widać szczegóły układu jego pierścieni. Widać również kilka księżyców Saturna – Dione, Enceladusa oraz Tetydę. Dodatkowe ekspozycje, które nie zostały pokazane w tym materiale, pozwolą zespołowi astronomów również zbadać niektóre słabsze pierścienie Saturna. Naukowcy liczą na uzyskanie lepszego obrazu cienkiego pierścienia G oraz rozmytego pierścienia E. Pierścienie Saturna składają się z mnóstwa kawałków skał i lodu. Ich wielkości są w zakresie od rozmiarów mniejszych niż ziarnko piasku, aż do tak dużych (kilka obiektów), jak góry na Ziemi.

Ostatnio astronomowie wykorzystali obserwacje z Teleskopu Webba by badać Enceladusa i odkryli ekstremalnie duży pióropusz wodny rozciągający się aż na ponad 10 tysięcy kilometrów, który został wyrzucony z okolic południowego bieguna tego księżyca Saturna. Ten pióropusz zasila w materię pierścień E Saturna.



Na ilustracji: Pierwsze zdjęcie Saturna z niektórymi jego księżycami wykonane przez Teleskop Webba i kamerę NIRCam w dniu 25 czerwca 2023 roku. Są oznaczone księżyce, które widać na zdjęciu oraz pierścienie Saturna. Jest to monochromatyczny obraz w filtrze F323N (λ=3,23μm) - zamapowany jako odcień barwy pomarańczowej. Źródło: NASA, ESA, CSA, Matthew Tiscareno (SETI Institute), Matthew Hedman (University of Idaho), Maryame El Moutamid (Cornell University), Mark Showalter (SETI Institute), Leigh Fletcher (University of Leicester), Heidi Hammel (AURA), Image Processing: Joseph DePasquale (STScI

Saturn z bliska

Atmosfera Saturna również prezentuje zaskakujące i nieoczekiwane szczegóły. Mimo, że sonda Cassini obserwowała szczegółowo atmosferę tej planety, to teraz po raz pierwszy zaobserwowaliśmy również atmosferę Saturna w konkretnej długości fali λ=3,23μm. Duże, ciemne i rozmyte struktury na północnej półkuli nie rozciągają się wzdłuż równoleżników planety. Dlatego na zdjęciu nie widzimy paskowych struktur, które pochodzą z głębszych warstw atmosfery Saturna. Te niejednorodności przypominają wielkoskalowe fale planetarne w stratosferycznych aerozolach, które znajdują się wysoko powyżej głównych chmur – potencjalnie podobne do wcześniejszych obserwacji Jowisza za pomocą Teleskopu Webba.

Gdy porównać okolicę północnego i południowego bieguna planety na tym zdjęciu, to widać różnice w wyglądzie typowe dla zmian sezonowych. Na przykład aktualnie na północnej półkuli Saturna panuje lato, a południowa półkula wyłania się z ciemności na koniec długiej zimy. Jednakże północna półkula jest szczególnie ciemna, co może być spowodowane nieznanym zjawiskiem sezonowym, które w szczególności ma wpływ na aerozole znajdujące się nad obszarem biegunowym. Pojaśnienie w kierunku brzegu dysku Saturna może być spowodowane fluorescencją (proces emisji światła, po wcześniejszej jego absorpcji) metanu na dużej wysokości, emisją pochodzącą od cząsteczek kationu trójwodoru (H3+) w jonosferze lub obu procesów. Spektroskopia z pomocą Teleskopu Webba może pomóc to potwierdzić.

https://www.jameswebbdiscovery.com/discoveries/saturns-rings-shine-in-webbs-spectacular-infrared-portrait

https://jwstfeed.com/Home/ShowFeed?searchTerm=saturn-centre

[artpoz]

https://webbtelescope.org/contents/media/images/2023/128/01H449193V5Q4Q6GFBKXAZ3S03

[Orionid]

2023 lip 12 12:30 Kosmonauta.net
Rok temu - pierwsze zdjęcia z JWST
To już rok temu ogłoszono i zaprezentowano pierwsze zdjęcia z JWST.
https://kosmonauta.net/2022/07/prezentacja-pierwszych-zdjec-z-jwst/


AA https://www.forum.kosmonauta.net/index.php?topic=3919.msg175476#msg175476
https://twitter.com/NASAhistory/status/1546893020615921664

Więcej szczegółów o rocznicowym zdjęciu:

The new Webb image released today features the nearest star-forming region to us. Its proximity at 390 light-years allows for a highly detailed close-up, with no foreground stars in the intervening space.

The showcased region contains approximately 50 young stars, all of them similar in mass to the Sun or smaller. The darkest areas are the densest, where thick dust cocoons still-forming protostars. Huge red bipolar jets of molecular hydrogen dominate the image, appearing horizontally across the upper third and vertically on the right. These occur when a star first bursts through its natal envelope of cosmic dust, shooting out a pair of opposing jets into space. In contrast, the star S1 has carved out a glowing cave of dust in the lower half of the image. It is the only star in the image that is significantly more massive than the Sun.

https://esawebb.org/news/weic2316/
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2023/webb-celebrates-first-year-of-science-with-new-image/
https://twitter.com/ESA_Webb/status/1679099009305026560
https://twitter.com/NASAhistory/status/1679129040597180421

2) 2023 lip 24 14:29 Kosmonauta.net
JWST - rok badań Wszechświata
Już ponad rok od publikacji pierwszych zdjęć z kosmicznego teleskopu JWST.
https://kosmonauta.net/2023/07/rok-fazy-naukowej-jwst/


3) 2023 lip 25 14:29 Kosmonauta.net
Piękno i nauka z danych JWST
Dane z teleskopu JWST nie są tylko wyjątkowo ważne z perspektywy naukowej - są także zwyczajnie piękne - a czasem i nawet można je nazwać artystycznymi. O tym poniższa ciekawa prezentacja:


4) 2023 lip 26 16:29 Kosmonauta.net
Design teleskopu JWST
Teleskop ma wyjątkowy kształt, który jest efektem lat prac i badań. Warto obejrzeć to nagranie o projektowaniu i akceptacji wyglądu teleskopu JWST.
https://kosmonauta.net/tag/jwst/


5) https://naukawpolsce.pl/aktualnosci/news%2C97647%2Cteleskop-kosmiczny-webba-mogl-dostrzec-gwiazdy-z-ciemnej-materii.html

6) https://naukawpolsce.pl/aktualnosci/news%2C97723%2Cteleskop-webba-wykryl-pare-wodna-w-strefie-formowania-sie-planet-skalistych

7)

#AtoZ N is for NGST: 'Next Generation Space Telescope', the former name of the NASA/ESA/CSA James #Webb Space Telescope project, from its first proposal in 1996 to 2002, seen in this early illustration (pic: ESA-C. Vijoux)
See original brochure 👉https://esahubble.org/media/archives/brochures/pdf/ngst.pdf

https://twitter.com/ESA_History/status/1691371824016207873

8 ) 2023 sie 24 12:30 Kosmonauta.net
Gwiazdy z ciemnej materii?
Najstarsze i najdalsze obiekty we Wszechświecie, zaobserwowane przez JWST.
https://kosmonauta.net/2023/07/rok-fazy-naukowej-jwst/
Czym one są?


9) 2023 gru 22 14:30 Kosmonauta.net
Piękne! Uran z JWST
Wspaniałe! Kosmiczny teleskop JWST wykonał niesamowite obserwacje Urana.
https://kosmonauta.net/2023/12/jwst-obserwuje-urana/

[Slavin]

Teleskop Jamesa Webba zwrócił swoje oko w kierunku słynnej supernowej. Zobaczył coś nowego.

To się musiało stać prędzej czy później. Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, rozpoczął badanie jednej z najbardziej znanych supernowych, SN 1987A. Od momentu pojawienia na niebie niemal czterdzieści lat temu, została ona zbadana już w pełnym zakresie promieniowania, od promieni gamma do fal radiowych. Jest to stosunkowo bliska nam supernowa, bowiem do eksplozji gwiazdy doszło w Wielkim Obłoku Magellana, w odległości 168 000 lat świetlnych od Ziemi. Obserwacje wykonane teraz za pomocą kamery NIRCam zainstalowanej na pokładzie teleskopu Jamesa Webba pozwoliły naukowcom dostrzec nowe informacje o tym, w jaki sposób pozorstałość po supernowej ewoluuje w czasie.



Na powyższym zdjęciu widać centralną strukturę przypominającą dziurkę od klucza. Jest ona wypełniona gęstym gazem i pyłem wyrzuconym w wyniku eksplozji. Pył jest tutaj tak gęsty, że nawet promieniowanie w bliskiej podczerwieni nie jest w stanie się przez niego przebić. Stąd i ciemny fragment w samym centrum, tzw. dziurka od klucza.

Jasny, równikowy pierścień otacza wewnętrzną dziurkę od klucza, tworząc pas, który łączy dwa słabe ramiona zewnętrznych pierścieni tworzących kształt klepsydry. Pierścień równikowy, utworzony z materiału wyrzuconego dziesiątki tysięcy lat przed eksplozją, zawiera jasne, gorące plamy, które pojawiły się, gdy fala uderzeniowa supernowej uderzyła w tenże pierścień. Teraz plamy można znaleźć nawet na zewnątrz pierścienia, otaczone rozproszoną emisją. Są to miejsca, w których fale uderzeniowe z eksplozji supernowych uderzają w większą ilość materiału zewnętrznego.

Chociaż struktury te były obserwowane w różnym stopniu przez kosmiczne Teleskopy Hubble’a i Spitzera oraz Obserwatorium Rentgenowskie Chandra, niezrównana czułość i rozdzielczość przestrzenna Webba ujawniły nową cechę pozostałości po supernowej – małe struktury przypominające półksiężyce. Uważa się, że te półksiężyce stanowią część zewnętrznych warstw gazu wyrzuconego w przestrzeń kosmiczną w wyniku eksplozji supernowej. Ich jasność może wskazywać na zjawisko optyczne wynikające z oglądania rozszerzającego się materiału w trzech wymiarach. Innymi słowy, nasz kąt widzenia sprawia wrażenie, że w tych dwóch półksiężycach jest więcej materiału, niż może być w rzeczywistości.



Na uwagę zasługuje także wysoka rozdzielczość tych obrazów. Spitzer nigdy nie był w stanie obserwować supernowej z taką przejrzystością i szczegółowością.

Pomimo dziesięcioleci badań od pierwszego odkrycia supernowej, pozostaje kilka tajemnic, szczególnie związanych z gwiazdą neutronową, która powinna powstać w następstwie eksplozji supernowej. Webb będzie nadal obserwował supernową w miarę upływu czasu. Instrumenty NIRSpec (spektrograf bliskiej podczerwieni) i MIRI (instrument średniej podczerwieni) zapewnią astronomom możliwość zbierania nowych, wysokiej jakości danych w podczerwieni w miarę upływu czasu.

[Slavin]

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba fotografuje Wir. Ale jaki to wir!



To jest jedno z najbardziej fascynujących zdjęć wykonanych przez nowy flagowy teleskop kosmiczny. Na opublikowanej 29 sierpnia fotografii możemy zobaczyć oddaloną od nas o 27 milionów lat świetlnych Galaktykę Wir, znaną także pod numerem katalogowym M51.

Spoglądając z Ziemi, astronomowie mają we wszechświecie do zobaczenia i do odkrycia miliardy galaktyk. Są wśród nich galaktyki karłowate, soczewkowate, spiralne i eliptyczne. Jedne są małe, drugie są duże, jedne aż kipią od procesów gwiazdotwórczych, inne z kolei czerwienieją, na starość powoli obumierając. Co jednak ważne, z perspektywy obserwatora znajdującego się na Ziemi lub w jej otoczeniu galaktyki mogą być ustawione do nas krawędzią, biegunem, czy w końcu pod kątem. Wszystkie galaktyki jesteśmy w stanie obejrzeć tylko z tej jednej perspektywy. Jeżeli widzimy galaktykę od strony krawędzi, to aby zobaczyć ją od bieguna, musielibyśmy się przemieścić do zupełnie innej galaktyki oddalonej od nas o miliony lat świetlnych. To się nigdy nie wydarzy, więc nie ma przesadnego sensu tego rozważać.

Tak się jednak dobrze składa, że na galaktykę M51 spoglądamy bezpośrednio od góry, dzięki czemu możemy zobaczyć jej jasne centrum i wypełnione miliardami gwiazd spiralne ramiona. Co więcej, mamy na tyle szczęścia, aby zobaczyć, jak na nią wpływa sąsiadująca z nią galaktyka karłowata NGC 5195. Tutaj warto zauważyć, że nie jest ona tylko nieistotną, bierną sąsiadką, która po prostu znajduje się obok. Astronomowie są bowiem przekonani, że to właśnie ta niepozorna jasna kulka odpowiada po części za fascynujący wygląd gigantycznej spirali.

M51 należy do wyjątkowych galaktyk spiralnych. Jedna na dziesięć galaktyk spiralnych posiada wyraźnie zaznaczone ramiona wychodzące z wyraźnego, jasnego obszaru centralnego. Właśnie dzięki temu fascynującemu wyglądowi wielu naukowców w Europejskiej Agencji Kosmicznej przekonuje, że jest to jedna z najbardziej fotogenicznych galaktyk, jakie możemy zobaczyć za pomocą teleskopu.

Jak James Webb spoglądał na M51?
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba do wykonania poniższych zdjęć wykorzystał dwie kamery: Mid-Infrared Instrument oraz Near-Infrared Camera obserwujące odpowiednio w średniej i bliskiej podczerwieni. Każdy z tych instrumentów dostarczył dzięki temu nieco inny obraz galaktyki.

Z uwagi na to, że ludzkie oko nie jest w stanie obserwować bliskiej podczerwieni, naukowcy musieli zmienić kolor poszczególnym danym, abyśmy mogli zobaczyć, co w podczerwieni widzi teleskop.

Ciemnoczerwone struktury na zdjęciu wykonanym za pomocą kamery NIRCam wskazują położenie włókien pyłu, podczas gdy pomarańczowe i żółte kropki to zagęszczenia zjonizowanego gazu wyemitowanego przez niedawno powstałe gromady gwiazd.



Spójrzmy jednak na zdjęcie wykonane za pomocą kamery MIRI. Puste, ciemne przestrzenie przecinają się z jasnymi włóknami. Na swój sposób przypomina to zmarszczki wychodzące z wewnętrznej spirali. Zdjęcie to wygląda inaczej niż poprzednie, ponieważ w zakresie średniej podczerwieni widoczne są także włókna zimnego gazu wypełniającego galaktykę.



Nałóżmy zatem te dane na siebie. Zobaczymy wtedy pełen obraz galaktyki Wir w podczerwieni.



Musicie przyznać, że wygląda ona wprost fenomenalnie. Gdyby tak się złożyło, że byłaby ona umieszczona w przestrzeni kosmicznej krawędzią do nas — nigdy byśmy tej fantastycznej struktury nie zobaczyli. Powstaje zatem pytanie, jakie piękno skrywają przed nami te galaktyki, które faktycznie widzimy od strony krawędzi. Na to pytanie jednak odpowiedzi już jako gatunek ludzki raczej nie znajdziemy.

[Szaniu]

Faktycznie wow! Hipnotyzujące. Jedno z ciekawszych zdjęć Webba.

[Lion97]

Teleskop Webba wykrył dwutlenek węgla i metan w atmosferze egzoplanety K2-18 b, świata potencjalnie nadającego się do zamieszkania, ponad 8 razy większego od Ziemi. Dane Webba sugerują, że planeta może być pokryta oceanem i mieć atmosferę bogatą w wodór:

https://twitter.com/NASAWebb/status/1701236201489891515