Jasně zbarvený dech smrti umírající hvězdy, tanec pěti galaxií krátce před havárií, stopy vodní páry na vzdálené plynné planetě: NASA odhaluje první snímky z nového vesmírného dalekohledu.
Vesmírný dalekohled Jamese Webba ze vzdálenosti 1,5 milionu kilometrů začal posílat pozorování do Space Telescope Science Institute v Baltimoru. Americká vesmírná agentura NASA nyní poskytla veřejnosti první pohled na snímky přístroje na dlouho dopředu oznámené výstavě obrázků. Astronomům se tak otevírá nová kapitola v průzkumu vesmíru.
Webb je zařízení superlativů. Je to zároveň nejvýkonnější a nejdražší dalekohled v astronomii. Bude schopen vidět hlouběji do minulosti vesmíru než kterýkoli z jeho předchůdců a bude vybaven 6,5 metrovou parabolou – zdaleka největším zrcadlem, jaké kdy bylo ve vesmíru umístěno.
Umírající hvězdy
Po velkolepém úspěchu Hubbleova teleskopu v 90. letech 20. století NASA spěchala s vypuštěním ještě výkonnějšího nástupce. Obtíže byly zpočátku značně podceněny. Plánovači NASA věřili, že za cenu méně než miliardu dolarů (24 305 000 000 Kč) by mohli vyslat nový dalekohled do vesmíru již v roce 2007. Koncem loňského roku konečně nadešel čas – o 14 let později. Náklady se mezitím zvýšily více než desetinásobně na přibližně 10 miliard dolarů (243 054 000 000 Kč).
Nová kapitola – čtyři obrázky ze 70 možných motivů
Tlak na splnění nyní enormních očekávání nového dalekohledu byl odpovídajícím způsobem vysoký. Vedení NASA společně s PR specialisty vypracovalo program oblastí oblohy, na které se má zaměřit jako první, aby co nejjasněji demonstrovala účinnost přístroje. Specifikace: První snímky by měly být barevné a rozmanité, měly by pokrýt co nejširší spektrum možných témat s Webbem a zejména umožnit nahlédnout do tří hlavních úkolů mise Webb: studium vzniku hvězd, výzkum exoplanety a postup do raných dnů vesmíru.
Tým NASA vybral čtyři snímky a jedno spektrum ze zhruba 70 možných motivů. Seznam zkoumaných předmětů byl zpočátku tajný a dlouho se ani zasvěcení nesměli dozvědět, co bylo k vidění. Na konci minulého týdne NASA konečně oznámila „cíle“, ale samotné snímky zůstaly utajeny. Pouze prezident Joe Biden hodil klíč do práce stratégům NASA: jeden z obrázků představil světu před dohodnutým datem.
Další tři nyní zveřejněné záznamy a planetární spektrum jsou stejně nové pro výzkumnou komunitu po celém světě i pro veřejnost: NASA zvedla závoj a představila světu nový pohled na vesmír teleskopu Jamese Webba:
Baby boom na hvězdné obloze
Nejkrásnější z Webbových snímků je z mlhoviny Carina. Ukazuje oblast naší Mléčné dráhy asi 8000 světelných let od Země, ve které kolem víří oblaka prachu a plynu. To, co se děje, je velkolepé: Zdá se, že prach se hromadí a vytváří mohutnou horskou kulisu, barevné mraky se vzájemně prolínají, mraky se opakovaně roztrhávají a odkrývají pohled do svého nitra. Pro svůj výrazný tvar jsou jednotlivé útvary známé jako „klíčová dírka“, „smradlavý prst“, „podkova“ nebo „magická hora“.
Mlhovina Carina je rodištěm hvězd. Plyn se hromadí v oblacích, dokud se nestlačí a nezahřeje natolik, aby se jádra vodíku spojila a vytvořila helium. Tam, kde tento proces začíná, se zapálí dětské slunce. V mlhovině Carina jsou popsány tisíce mladých hvězd, mnohé z nich jsou mnohem větší, jasnější a hmotnější než Slunce.
Carina byla často fotografována moderními dalekohledy. Hubbleův teleskop mezitím pořídil legendární snímky této mlhoviny. Ale mnoho oblaků prachu, které se zde valí, je pro viditelné světlo neproniknutelné. Především samotné zrození hvězdy proto probíhá většinou neviditelně pro HST uvnitř prachové skořápky.
Teleskop Webb je na druhé straně citlivý na infračervené světlo a to může pronikat hvězdným prachem. Na novém snímku proto vědci mohou zcela novým způsobem studovat jemnou rovnováhu sil, které řídí tvorbu hvězd v prachových mračnech.
Jupiter ve vodní páře
Jedním z nejdůležitějších úkolů Webbova teleskopu bude studium tzv. exoplanet obíhajících kolem vzdálených hvězd. Nejsou zde však k vidění žádné fotografie, protože exoplanety jsou příliš daleko, dokonce i pro Webbův teleskop, na to, aby jejich světlo bylo přímo vnímatelné, zvláště když je zastíněno mnohem intenzivnějším světlem jejich příslušných hostitelských hvězd. Je však možné nepřímo měřit světlo z exoplanet a určit jeho spektrální složení.
Nové kapitoly spektra jsou smysluplná, protože umožňují nejen identifikovat vzdálené objekty, ale také určit jejich chemické složení. Někteří astronomové dokonce tvrdí, že jako obrázek vydá za tisíc slov, tak spektrum vydá za tisíc obrázků. To byl dostatečný důvod pro planetární vědce, aby netrpělivě očekávali uvolnění prvního planetárního spektra z Webbova teleskopu.
Planetární spektra
WASP-69b je ta planeta. Je to plynná planeta o velikosti Jupitera, ale pouze o poloviční hmotnosti. Ve vzdálenosti 1 150 světelných let obíhá WASP-69b kolem své mateřské hvězdy, která se hmotností a teplotou velmi podobá Slunci. Ale na rozdíl od Jupiteru se tato planeta pohybuje po extrémně úzké oběžné dráze: rok na WASP-69b trvá jen tři a půl dne. Tak dlouho trvá planetě, než jednou oběhne svou mateřskou hvězdu – na vzdálenost pouhých sedmi milionů kilometrů. Na WASP-69b je odpovídajícím způsobem horký: Povrchová teplota je kolem 1 000 stupňů.
Před čtyřmi lety se vědcům podařilo zaznamenat první spektrum této exoplanety pomocí dalekohledu Very Large Telescope (VLT) v Chile. Zejména na něm byly rozeznatelné všechny linie lehkého kovu sodíku. Vědci došli k závěru, že atmosféra planety je z velké části bez mraků, protože husté mraky by zakryly alespoň některé z těchto čar.
Na základě Webb lze nyní učinit mnohem přesnější prohlášení tzv. nové kapitoly z průzkumu vesmíru. Typické emisní čáry vody lze velmi jasně vidět ve spektru nového vesmírného dalekohledu, který zasahuje daleko do infračerveného záření. Obloha na tomto Jupiteru tedy není tak jasná, jak se očekávalo: je spíše zahalená v oblacích vodní páry.
Poslední záblesk umírající hvězdy
Mezi snímky, které se nyní zveřejnily, se zachytil snímek „Mlhoviny Jižní prstenec“ pravděpodobně tím, který většina vědců očekávala nejméně. Tato takzvaná planetární mlhovina se stala zařazena na seznam nyní prezentovaných objektů zkoumání, především kvůli své intenzivní barvě. A přesto to byla právě tato mlha, která přinesla badatelům zvláštní překvapení.
Navzdory svému názvu nemají planetární mlhoviny nic společného s planetami. Zavádějící název pochází z toho, že tyto struktury vypadají jako difuzně zářící plynné planety v dalekohledech s poněkud nižším rozlišením. Ve skutečnosti jsou to mraky plynu a plazmy, které se vyvrhly z umírající hvězdy a dále se vyvrhly do vesmíru. Uvnitř zůstává bílý trpaslík s extrémně vysokými teplotami. Jeho ultrafialové záření stimuluje intenzivní fluorescenci ve vyvrženém obalu – což vysvětluje barevnost planetárních mlhovin.
Toto poslední blikání hvězd může mít bizarní podoby: některé planetární mlhoviny mají tvar činky, jiné připomínají motýla. Mohou se třpytit jako kaleidoskop nebo se jevit jako vláknité. Naproti tomu jižní prstencová mlhovina má poměrně jednoduchý tvar: připomíná arašíd s ostrými obrysy. Uvnitř jsou vidět dvě hvězdy, z nichž jedna na dosud známých snímcích září mnohem jasněji než druhá.
Snímky Webbova dalekohledu nyní odhalují, jak složité je složení takové mlhoviny. Zařízení poskytlo dva snímky v různých rozsazích vlnových délek, které se od sebe výrazně liší. V blízké infračervené oblasti (spodní obrázek) je fotografie podobná známým snímkům z Hubblea, až na to, že jemné oranžové struktury vláken se objevují mnohem detailněji.
Za zvláště zajímavý se považuje záznam ve střední infračervené oblasti (horní obrázek). Zde se obě hvězdy uvnitř oblaku jeví téměř stejně jasné. Mnohem jasněji je zde vidět bílý trpaslík, který vyvrhl fluorescenční obal. Modré struktury ve vnějších oblastech indikují přítomnost uhlovodíků.
Galaktická hromadná havárie
První tři objekty pozorované Webbovým dalekohledem se nacházejí v Mléčné dráze a tedy v kosmickém sousedství Slunce. Naproti tomu „Stephan’s Quintet“, motiv čtvrtého obrázku, se zdá od Země vzdálen 260 milionů světelných let, tedy daleko ve vesmíru. Ale i v této oblasti nebe jsou věci turbulentní.
Můžete vidět pět galaxií vířících kolem sebe. Vlivem vzájemné gravitace se pohybují k sobě. Vzájemně si kradou hvězdy, slapové síly trhají galaktickou tkaninu, gravitační vlny procházejí hvězdnou tkaninou.
Astronomy zvláště zajímalo zvláštní mezigalaktické vlákno, které se objevilo nad dvěma menšími obíhajícími galaxiemi. Nová kapitola průzkumu a snímky z rentgenového dalekohledu odhalily, že šlo o masivní rázovou vlnu. To zahřeje mezigalaktický plyn na několik milionů stupňů, což vede k emisi rentgenového záření. Tato rázová vlna se zřejmě spustila jednou ze dvou malých galaxií, které narazily do středu skupiny galaxií rychlostí několika milionů kilometrů za hodinu.
Na fotografii z Hubbleova teleskopu (spodní obrázek) se tato struktura sotva stala viditelná. Na druhou stranu infračervený snímek Webba (horní obrázek) je úplně jiný: Jako výrazný načervenalý oblouk se rozprostírá, rozsáhlejší než Mléčná dráha, až k hornímu okraji snímku.
Podívejte se zpět do hloubky
Pátou nahrávku Webba představil veřejnosti osobně prezident Joe Biden den předtím. Vybral si tento obrázek nové kapitoly průzkumu, protože se to jeví jako zdaleka nejvzdálenější pohled z obrázků, které se nyní zveřejnily. Ukazuje oblast oblohy nazvanou SMACS 0723, přibližně o velikosti oblohy pokryté zrnkem písku na délku paže. Ohromná zraková ostrost Webbova teleskopu odhaluje rozmanité hemžení galaxií v této malé oblasti.
SMACS 0723 je již znám ze snímků pořízených Hubbleovým teleskopem, ale ty odhalují mnohem méně detailů. Na fotce Webb lze vidět zejména galaxie, jejichž světlo je mimo spektrální rozsah viditelný HST.
Nová kapitola v průzkumu a nejviditelnější objekty na snímku Webb jsou pro astronomy spíše znepokojivé: zářivé struktury podobné sněhovým vločkám jsou jednotlivé hvězdy v popředí. Paprsky se generují voštinovou strukturou Webb zrcadla.
Nejviditelnější objekty
Zajímavější jsou spíše rozmazané sférické bílé objekty. Většina z nich patří do kupy galaxií nacházející se v oblasti SMACS 0723 na obloze. Zdá se to asi 4,6 miliardy světelných let od Země. Jeho světlo tedy pochází z doby, kdy vzniklo Slunce a jeho planetární systém.
Ale ani tato hvězdokupa není hlavním zájmem astronomů. Rozhodující pro ně je spíše to, že obrovská akumulace galaxií spojuje celkovou hmotnost 340 bilionů slunečních hmot. Tato akumulace působí jako čočka na světelných zdrojích ležících za kupou galaxií. Jejich světlo se drasticky zesílilo.
Objekty za kupou galaxií lze na snímku Webb vidět jako červené, zdeformované útvary ve tvaru půlměsíce. Je jich hodně, to je vidět na první pohled. Přesnější detaily ale ukáže až podrobný rozbor. Například zkoumání spektra může odhalit, jak daleko jsou jednotlivé galaxie od Země. U jednoho z nich už vědci takovou analýzu provedli. Výsledek: Vzdálenost k Zemi se jeví 13,1 miliardy světelných let, což z ní činí jednu z nejstarších galaxií ve vesmíru.
Astronomové z celého světa nyní studují snímek SMACS-0723, aby určili, které z jeho objektů by si zasloužily další analýzu. V některých vzdálených galaxiích se například zdají být rozeznatelné jednotlivé hvězdokupy – což je detail nemyslitelný na snímcích z HST. Vědci také doufají, že budou schopni použít spektrální analýzu k určení hmotnosti černé díry v centru některých z těchto galaxií. Pochopení interakce nově zrozených galaxií s černými dírami v nich se považuje za jednu z velkých výzev kosmologie.
Zdroj: spiegel, Vapol
