NASA: zdjęcia z teleskopu kosmicznego Webb. Astrofotografia (i nauka) w najlepszym wydaniu

Pierwsze historyczne kolorowe zdjęcie z Webba zobaczyliśmy nocą z poniedziałku na wtorek (11 na 12 lipca 2022). Już ta jedna fotografia, i jej porównanie z najlepszymi osiągami teleskopu Hubble, dowodzi, że wszystkie piękne słowa pod adresem teleskopu kosmicznego Webb nie były rzucane na wiatr. Zapewnienia astronomów i techników, że teleskop oferuje doskonałe parametry obserwacyjne i jakość obrazu, o której jeszcze niedawno nam się nie śniło (a raczej śniło i obawialiśmy się, że sny pozostaną w sferze marzeń), okazały się prawdą.

NASA już wcześniej nas poinformowała, co zobaczymy, ale to nie zmienia faktu, że najważniejsze było to jak to zobaczymy. Poniżej najlepsze z najlepszych wśród pierwszych zdjęć, a także widm (bo takie dane obserwacyjne są również niezmiernie cenne), które w ostatnich tygodniach zarejestrowały instrumenty najpotężniejszego teleskopu kosmicznego jakim dysponuje obecnie ludzkość. I porównanie tych zdjęć z tym (tam gdzie to możliwe) co byliśmy w stanie zaobserwować wcześniej za pomocą innych teleskopów kosmicznych.

Najlepsze z najlepszych, czyli premierowe zdjęcia z teleskopu kosmicznego JWST

Widmo planety WASP-96 b

Widmo, czyli odcisk jaki w świetle odbitym od planety możemy wykryć nawet z odległości kilkuset lat świetlnych (WASP-96 b znajduje się w odległości 1150 lat świetlnych), pozwala nam analizować skład między innymi atmosfer planetarnych. W tym przypadku chodzi o gorącą gwiazdę gazową, która obiega przypominającą nasze Słońce gwiazdę. W widmie widoczne są liczne sygnatury świadczące o obecności wody w atmosferze tej planety. Tego typu widma obserwował już Hubble, ale ogromna precyzja danych z teleskopu Webb pozwoli jeszcze precyzyjniej wnioskować nam o faktycznym składzie atmosfer planet pozasłonecznych, a także świadczyć o obecności chmur i mgieł.

Dodatkowa obserwacje za pomocą instrumentu NIRISS, czyli spektrografu obrazującego, pozwoliła wykryć zmiany jasności na poziomie 0,02%, co dało nam piękną krzywą zmiany blasku gwiazdy WASP-96 podczas zaćmienia wywołanego przez przesuwającą się przed nią planetę WASP-96 b.

Mgławica Pierścień Południowy

Zdjęcie tej mgławicy planetarnej, czyli obiektu, który jest pozostałością po późnych fazach ewolucji gwiazd podobnych do Słońca, pokazane jest jako para obrazów z dwóch różnych instrumentów. Pierwszy (po lewej) wykonano w bliskiej podczerwieni, która pokazuje ogromną ilość pyłu wyrzuconego niegdyś z gwiazdy, która obecnie jest białym karłem. 

Drugi obraz (po prawej) pokazuje jak głębiej można zajrzeć dzięki obserwacjom w średniej podczerwieni. Na zdjęciu widać w środku mgławicy jasną plamę, która pokazuje lokalizację białego karła. Ten karzeł nie jest oczywiście tak duży, ale jego promieniowanie termiczne rozgrzewa otaczającą go chmurę pyłu czyniąc dla obserwatora w średniej podczerwieni bardzo jasną. 

Dwa obrazy wykonane kolejno przez kamery NIRCam i MIRI, czyli w bliższej i średniej podczerwieni

Poniżej porównanie z obserwacją wykonaną przez teleskop Hubble (obrazek po lewej).

Kwintet Stephana

Kwintet Stephana znalazł się na największym, pod względem liczby pikseli i rozmiaru kątowego, 150 Mpix zdjęciu, które obejmuje obszar nieba o przekątnej porównywalnej z jedną piątą średnicy Księżyca. Ogromna rozdzielczość pozwala studiować strukturę galaktyk i jej zależność od procesów w nich zachodzących. Częściowo związanych z obecnością czarnych dziur w ich wnętrzach, częściowo związaną z wzajemnym oddziaływaniem grawitacyjnym.

Warto tu przypomnieć, że tylko cztery z tych galaktyk, które znajdują się 290 milionów lat świetlnych od Ziemi, są powiązane grawitacyjnie. Piąta (ta po lewej o najbardziej granularnej strukturze) znajduje się ćwierć miliarda lat świetlnych bliżej nas.

Połączone obserwacje z kamer NIRCam i MIRI w teleskopie Webb dla Kwintetu Stephana

Poniżej porównanie z obserwacją wykonaną przez teleskop Hubble (obrazek po lewej).

Po lewej zdjęcie z teleskopu Hubble, po prawej z teleskopu Webb

Mgławica Carina (Kosmiczne Klify)

Dzięki teleskopowi Webb astronomowie mogli zobaczyć setki nowo narodzonych gwiazd, które wcześniej uciekały detekcji ze względu na niedostateczną rozdzielczość obserwacji. Pierwsze zdjęcie to obraz z kamery bliskiej podczerwieni NIRCam, drugi to połączenie ujęć z tej kamery i kamery MIRI dla średniej podczerwieni.

Obraz uzyskany przez różne filtry kamery NIRCam

Łączone ekspozycje z kamer NIRCam i MIRI teleskopu Webb

Na powyższych zdjęciach widać region określany mianem Kosmicznych Klifów (NGC 3324), czyli obszar powstawania gwiazd odległy o około 7600 lat świetlnych. Klify zostały ukształtowane poprzez wyrzeźbienie ich w mgławicy materii, z której powstają gwiazdy. Rolę dłuta spełniło intensywne promieniowanie ultrafioletowe i wiatry słoneczne z młodych i bardzo masywnych gwiazd.

Poniżej porównanie zdjęć z teleskopu Hubble (po lewej) i teleskopu Webb.

Zdjęcia w wersji dla poszukiwaczy detali

Jeśli interesuje was bliższa inspekcja najważniejszych z pokazanych dziś zdjęć z teleskopu Webb, skorzystajcie z tych odnośników, które prowadzą do ich zoomowalnych wersji.

• gromada SMACS 0723,
• kwintet Stephana,
• Kosmiczne Klify w mgławicy Carina,
• mgławica Pierścień południowy

Dlaczego obserwacje z teleskopu Webb są tak ważne

Teoretycznie odpowiedź na to pytanie jest prosta. Webb z większym zwierciadłem niż jakikolwiek dotychczasowy kosmiczny teleskop, z czulszymi instrumentami niż najlepsze z tych, którymi dysponujemy na Ziemi, jest w stanie pokazać nam Wszechświat niemal na nowo.

Zobaczymy więcej galaktyk, więcej gwiazd, dokładniejsze widma obiektów takich jak planety pozasłoneczne, sięgniemy dalej w przeszłość kosmosu. To wydaje się oczywiste. Jednak trzeba chwili zadumy, by w pełni zrozumieć jak wiele zmienić potrafią dane z teleskopu Webb.

Bo astrofotografia (ograniczmy się tu do takiego prostego określenia) nie jest taka jak zwykła fotografia. Owszem lepsze aparaty, więcej megapikseli na sensorach o większych niż wcześniej pikselach pozwalają na bardziej detaliczne obrazy i lepsze zdjęcia w słabszym oświetleniu. Takie zdjęcia wygodniej kadrować, lepiej na nich dostrzec nowe szczegóły. Ale wciąż to są zdjęcia, które odbieramy podobnie jak wcześniejsze, w kategoriach dokumentalnych, estetycznych. W fotografii mody nie jest ważne jak wiele pikseli tworzy twarz modelki, a to jak atrakcyjnie prezentuje się takie zdjęcie.

Pierwsze kolorowe zdjęcie z teleskopu Webb. Gromada galaktyk SMACS 0723 i wywołane przez nią zjawisko soczewkowania grawitacyjnego

Z kolei dla astronomów istotny jest fakt, że możemy zobaczyć niejako z bliska (bo więcej szczegółów na zdjęciach sprawia takie wrażenie) obiekty i miejsca, które leżą daleko w kosmosie. Miejsca, których poznanie pozwoli lepiej zrozumieć funkcjonowanie tego niezwykłego tworu jakim jest Wszechświat. Z każdym lepszych teleskopem jesteśmy coraz dokładniej obserwować odległe galaktyki, rozróżniać w nich coraz więcej gwiazd i innych struktur.

Tak identyfikowano najodleglejsze galaktyki na pierwszym zdjęciu głębokiego kosmosu jakie wykonał Webb. Za pomocą obserwacji spektroskopowych i pomiarów przesunięcia ku czerwieni (ang. redshift)

To wszystko tworzy statystykę, która dla astronomów jest bardzo ważna. A czasem pozwala zrozumieć zjawiska i procesy, których nie byliśmy wcześniej pojąć ze względu zbyt wąską perspektywę. Komputery, z których dziś powszechnie korzystamy, smartfony, to urządzenia, które mogły zaistnieć dzięki temu, że uzyskaliśmy kilkadziesiąt lat temu wzgląd w mikroświat, który jeszcze sto lat temu był dla nas niedostrzegalny i nie do końca zrozumiały. Tak samo dzieje się w astronomii, a korzyści z dokładnego poznania Wszechświata mogą kiedyś przełożyć się w niespodziewany sposób na korzyści dla naszego codziennego życia.

To dlatego Webb jest tak ważnym instrumentem naukowym i choć kosztował krocie to bardzo dobrze, że w końcu powstał i znalazł się w kosmosie. Nawet jeśli nie my, to przyszłe pokolenia docenią to co dzięki niemu osiągnie nauka.

Źródło: NASA, inf. własna