Obrazy vědy: teleskop James-Webb nás zavede 13 miliard let do minulosti

Včera večer prezident Biden představil první snímek pořízený teleskopem James-Webb nebo JWST (jeho anglická zkratka). Od svého startu 25. prosince 2021 a ještě předtím je komunita astronomů a astrofyziků velmi netrpělivá. A má to svůj důvod, protože tento dalekohled slibuje velký pokrok v astronomii, zejména ve studiu původu vesmíru nebo exoplanety.

Vyfoťte původ vesmíru

Na fotografii pořízené JWST vidíme mnohem více, jak ukazuje srovnání níže. Světlé tečky s křížky jsou hvězdy v naší galaxii. Tyto „světelné vrcholy“ jsou způsobeny konfigurací zrcadla dalekohledu, segmentovaného do malých šestiúhelníků. Všechno ostatní jsou galaxie. Na druhou stranu největší rozdíl tkví v době, za kterou to trvá. HST trvalo několik týdnů, než vytvořil tento snímek, ale Webbovi pouhých dvanáct a půl hodiny. To je způsobeno velkou velikostí zrcadla, které rychleji shromažďuje více světla.

Některé galaxie viditelné na tomto snímku jsou vzdálené 13 miliard světelných let. To znamená, že světlu od jeho vyzařování z galaxie trvalo 13 miliard let, než k nám putovalo, což znamená, že vidíme vesmír takový, jaký byl krátce po velkém třesku. Pokud by to bylo možné s Hubbleem, teleskop James-Webb má mnohem lepší rozlišení, což umožňuje detekovat tvary galaxií mnohem podrobněji.

Tyto galaxie mají různé morfologie a barvy. Barvy nám vypovídají o jejich vzdálenosti, nejvzdálenější jsou ty s nejdelší vlnovou délkou, tedy nejčervenější. Jsou to i jednodušší formy, méně strukturované, protože jsou „mladší“. Galaxie nabývají při interakci s jinými galaxiemi stále složitější tvary.

S Webbem je stále možné fotografovat obrovské pole, protože část vesmíru, kterou na tomto snímku vidíme, je malá: mohli bychom ji skrýt, kdybychom drželi zrnko písku na délku paže.

Infračervené pro pochopení vzniku galaxií

Jedním z velkých rozdílů mezi HST a Webbem je jejich spektrální rozsah: HST vidí hlavně ve viditelném, zatímco Webb je infračervený dalekohled. Hvězdy poblíž velkého třesku, i když byly dávno mrtvé, vyzařovaly ultrafialové záření. Jejich vzdálenost v důsledku rozpínání vesmíru posouvá jejich vlnové délky směrem k infračervenému záření.

Webb také umožní sledovat Hvězdný prach. Tato látka existuje ve dvou formách: uhlíkaté, podobné sazím, a ve formě silikátu, připomínající písek. Vzniká kolem hvězd na konci jejich života, poté prochází mezihvězdným prostředím a končí vytvářením nových hvězd. A nakonec nové galaxie.

Tento prach má zásadní vlastnost, že je viditelný v infračervené oblasti a neprůhledný ve viditelném, takže Hubbleovi znemožňuje jeho analýzu. Webbovo pozorování prachu by mělo vést k lepšímu pochopení mechanismů vzniku hvězd a galaxií. Toho bude dosaženo zejména pozorováním mlhoviny Carina, mlhoviny Australský prstenec a Stephanova kvinteta.

A konečně, snímky z Webbova teleskopu, volně přístupné vědcům i široké veřejnosti, umožní zkoumat exoplanety a jejich atmosféru. V infračerveném světle je skutečně pozorovatelných několik molekul – například molekula vody.

Tento článek je součástí série „Velké příběhy vědy v otevřeném přístupu“, vydané za podpory ministerstva pro vysokoškolské vzdělávání, výzkum a inovace. Další informace naleznete na stránce Openthescience.fr.

Benoit Tonson, vedoucí sekce vědy a techniky, Konverzace; Elsa Coudercová, vedoucí sekce věda + technika, Konverzace et Malik Habchi, vědecký redaktor, Konverzace

Tento článek je publikován z Konverzace pod licencí Creative Commons. Čístpůvodní článek.