Jak wygląda Galaktyka Widmowa na wspólnym obrazie z teleskopów Webba i Hubble'a?

Pojawienie się Teleskopu Webba w przestrzeni kosmicznej wydawało się początkiem końca przygody Teleskopu Hubble’a. Obrazy galaktyki M74 udowadniają, że młodszy kolega bez dziadka krótkowidza, zrobiłby nam Instagrama z przestrzeni kosmicznej. Co daje międzypokoleniowa wymiana doświadczeń pomiędzy teleskopami kosmicznymi?

Czym różnią się obrazy z Webba od obrazów z Hubble?

W dużym skrócie, teleskopy kosmiczne Webba i Hubble’a operują w różnych zakresach długości fal. Hubble doskonale odwzorowuje posługując się promieniowaniem ultrafioletowym oraz widzialnym. W porównaniu z Webbem jest jednak krótkowidzem, któremu niedostępne są możliwości bliskiej podczerwieni. Pod tym względem skarbem Teleskopu Webba jest instrument MIRICam (Mid-InfraRed Camera).

W ten sposób niemal każdy obiekt astronomiczny, który obserwują obydwa teleskopy, prezentował się będzie inaczej. Przykładem jak bardzo, okazała się Galaktyka M74. Dała ona pole do popisu obserwacjom w bliskiej podczerwieni dokonanym przez Teleskop Webba, ale przyczyła też do bardzo owocnej współpracy z Teleskopem Hubble'a

Dlaczego Webb został skierowany na Galaktykę Widmową M74?

Galaktyka Widmowa (znana też jako M74, Messier 74, NGC 628n oraz PGC 5974), położona jest w konstelacji Ryb, około 32 milionów lat świetlnych względem Ziemi. Jest bardzo charakterystyczną formacją spiralną, z dyskiem skierowanym w stronę naszego globu.

W perspektywie Teleskopu Webba znalazła się ona w lipcu br. przy okazji serii obserwacji galaktyk gwiazdotwórczych w obszarze lokalnego Wszechświata. Mają one dostarczyć nowych danych o najwcześniejszych fazach formowania się gwiazd.

Zainteresowanie nią nie jest jednak nowe. Po raz pierwszy galaktykę M74 dostrzeżono  we wrześniu 1780 roku i od tego czasu jest regularnie obserwowanym obiektem. Jej wyraźne spirale i odpowiednie nachylenie tarczy powodują, że jest doskonałym celem dla teleskopów naziemnych.  

Galaktyka M74 zaobserwowana 2. września 2013 r. przez New Technology Telescope, znajdujący się w Obserwatorium ESO La Silla w Chile, źródło: ESO/PESSTO

Wśród galaktyk uchodzi ona za dobrze zidentyfikowaną, a to przyciąga także obiektywy teleskopów kosmicznych.

Galaktyka M74 uchwycona przez Infrared Array Camera Teleskopu Spitzera, Źródło: NASA/JPL-Caltech/BEK Sugerman (STScI)

Galaktyki spiralne, do jakich należy Galaktyka Widmowa, stanowią około 60% wszystkich galaktyk we Wszechświecie. Ich rozpoznanie jest istotne, ponieważ są one kolebką większości znanych nam gwiazd.

Galaktyka Widmo M74 według Teleskopu Webba i Teleskopu Hubble’a

O różnicach w spojrzeniu na Galaktykę Widmową M74 doniósł zespół Teleskopu Hubble:

Obrazy uzyskany przez obydwa teleskopy kosmiczne różnią się tak bardzo, że przypominają zupełnie inną galaktykę. Jest to efekt różnych narzędzi, którymi teleskopy dysponują.

Teleskop Hubble korzystając z ultrafioletowego oraz widzialnego, dostrzegł obiekt M74 jako gęstą masę gazu i pyłu z obszarami formowania się gwiazd w centrum i na ramionach spiralnych.

Galaktyka M74 na podstawie obserwacji Teleskopu Hubble z kwietnia 2021 r., źródło: ESA

Teleskop Webba wykorzystując promieniowanie podczerwone, przebił się przez warstwę silnie zjonizowanych cząstek, na której zatrzymuje się promieniowanie ultrafioletowe. Dzięki temu wyraźniej wyraźniej przedstawił strukturę galaktyki oraz gęstą gromadę gwiazd w jej jądrze.

Galaktyka M74 na podstawie obserwacji Teleskopu Webba, data wydania zdjęcia 6/08/2022, źródło: ESA

Różnice wydają się oczywiste i przemawiają na korzyść Teleskopu Webba. Podczerwień instrumentu MIRI wydaje się odkrywać to, co dotychczas było zakryte. Tymczasem do pełni obrazu galaktyki M74 potrzebne są nam obydwa spojrzenia.

Jak naprawdę wygląda Galaktyka M74?

Teleskop Webba jest niczym mikroskop i rentgen. On może dopełniać obrazu całości, ale jego szczegółowość potrafi być myląca. Najbardziej trafnym obrazem galaktyki M74 jest kompozyt, będący kompilacją danych uzyskanych przez Teleskop Hubble’a i Teleskop Webba.

Galaktyka M74 w pełnym spektrum zakresów widma teleskopów kosmicznych. Kompozyt wykonany na podstawie obserwacji Teleskopu Webba (lipiec 2022) oraz Teleskopu Hubble'a (kwiecień 2021). źródło: ESA

Jak dane z Hubble’a i Webba uzupełniają się nawzajem zobaczyć można także na animacji  przygotowanej przez ESA:

Obejrzyj w

Zestawienie tych dwóch perspektyw pozwala połączyć dane z całego spektrum elektromagnetycznego i lepiej zrozumieć obiekty astronomiczne.

Co wnosi porównanie obserwacji Teleskopu Webba i Teleskopu Hubble'a?

Dzięki poprzednim obserwacjom Teleskop Webba nie rozpoczyna monitoringu przestrzeni kosmicznej od zera. Pod tym względem obserwacje Teleskopu Hubble'a dostarczają wskazówek gdzie warto skierować instrument MIRI, w który wyposażony jest JWST.

W przypadku Galaktyki Widmowej Teleskop Webba może zweryfikować obserwacje poprzednika:

• zlokalizować obszary formowania się gwiazd
• dokładniej oszacować masę i wiek obserwowanych gromad
• pozyskać nowe dane na temat pyłu dryfującego w przestrzeni międzygwiazdowej.

Łączenie danych działa też w drugą stronę. Dostarcza materiałów niezbędnych do weryfikacji obserwacji dokonywanych przez Teleskop Webba i nie dotyczy to tylko galaktyki M74.

Podobnie będzie z każdym obiektem, który ma rozległą historię wcześniejszych obserwacji. Dane pozyskiwane przez Webba najwięcej wnoszą, jeśli traktujemy je niczym brakujący klocek. W ten sposób naukowcy mogą uzyskać lepszy wgląd w obiekty astronomiczne oraz zweryfikować dotychczasowe szacunki ich dotyczące.

Źródła: ESA, NASA,Twitter; zdjęcie główne pochodzi ze zbiorów Hubble Heritage i przedstawia galaktykę M74 zaobserwowaną przez Teleskop Hubble'a w 2007 r.