Naukowcy nie zbudowali Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba tylko po to, aby znaleźć odpowiedzi. Szukali nowych pytań i tajemnic.
I właśnie znaleźli kolejnego.
Używając teleskopu Webba do spojrzenia wstecz na najwcześniejsze okresy istnienia Wszechświata, badacze zauważyli garść najjaśniejszych obiektów w kosmosie – kwazarów – dryfujących w pustych pustkach kosmicznych, odizolowanych od innych galaktyk. To jest dziwne. Kwazary to czarne dziury w centrach galaktyk, miliony do miliardów razy masywniejsze od Słońca, które wystrzeliwują w przestrzeń potężne wybuchy energii (z materii opadającej w kierunku czarnych dziur lub szybko wirującej wokół nich). Przeważająca i logiczna teoria była taka, że takie masywne, głodne obiekty mogą powstawać jedynie w obszarach gęstej materii.
Ale nie zawsze tak jest.
„Wbrew wcześniejszemu przekonaniu, jak zwykle stwierdzamy, te kwazary niekoniecznie znajdują się w obszarach o największej gęstości wczesnego Wszechświata. Niektóre z nich wydają się znajdować pośrodku niczego” – Anna-Christina Eilers, fizyk z MIT który kierował badaniami – stwierdził w oświadczeniu. „Trudno wyjaśnić, jak te kwazary mogły urosnąć do tak dużych rozmiarów, skoro wydawało się, że nie mają z czego się odżywiać”.
Naukowiec z NASA obejrzał pierwsze zdjęcia z Voyagera. To, co zobaczył, przyprawiło go o dreszcze.
Wyniki badań opublikowano niedawno w czasopiśmie naukowym „The Dziennik astrofizyczny.
Na poniższym zdjęciu widać jeden z tych izolowanych kwazarów, zakreślony na czerwono. Astronomowie spodziewają się znaleźć kwazary w regionach równo z innymi galaktykami. Tam obfitość kosmicznej materii mogłaby pomóc w tworzeniu takich gigantycznych i świetlistych obiektów. (W rzeczywistości „światło kwazara przewyższa światło wszystkich gwiazd w jego galaktyce macierzystej razem wziętych” – wyjaśnia NASA.)
Izolowany kwazar w przestrzeni kosmicznej, zakreślony na czerwono.
Źródło: Christina Eilers / zespół EIGER
W ramach tych badań astronomowie starali się zobaczyć niektóre z najstarszych obiektów we wszechświecie, które powstały około 600–700 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Z perspektywy czasu nasz Układ Słoneczny nie uformowałby się przez kolejne 8,5 miliarda lat.
Teleskop Webba, który orbituje w odległości 1 miliona mil od Ziemi, rejestruje bardzo słabe, rozciągnięte światło takie, jakie istniało eony temu. To światło właśnie do nas dociera.
Zmienna prędkość światła
„To po prostu fenomenalne, że mamy teraz teleskop, który może uchwycić światło sprzed 13 miliardów lat z tak dużą szczegółowością” – powiedział Eilers. „Po raz pierwszy JWST pozwolił nam przyjrzeć się środowisku tych kwazarów, gdzie dorastały i jakie było ich sąsiedztwo”.
„To po prostu fenomenalne, że mamy teraz teleskop, który może uchwycić światło sprzed 13 miliardów lat z tak dużą szczegółowością”.
Ten najnowszy kosmiczny dylemat nie dotyczy tylko tego, jak te kwazary powstały w izolacji, ale także tego, jak powstały tak szybko. „Główne pytanie, na które staramy się odpowiedzieć, brzmi: w jaki sposób powstają te czarne dziury o masie miliardów mas Słońca, gdy Wszechświat jest wciąż bardzo, bardzo młody? Wciąż jest w powijakach” – powiedział Eilers.
Chociaż teleskop Webba został zaprojektowany tak, aby zaglądać przez gęste chmury pyłu i gazu we wszechświecie, naukowcy twierdzą, że jest możliwe, że te enigmatyczne kwazary w rzeczywistości są otoczone przez galaktyki – ale galaktyki są osłonięte. Aby się tego dowiedzieć, konieczna jest dalsza obserwacja Webba.
Artystyczna ilustracja przedstawiająca Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba obserwujący kosmos w odległości 1 miliona mil od Ziemi.
Źródło: NASA-GSFC / Adriana M. Gutierrez (CI Lab)
Potężne możliwości teleskopu Webba
Teleskop Webba — będący owocem współpracy naukowej NASA, ESA i Kanadyjskiej Agencji Kosmicznej — ma za zadanie zaglądać w najgłębsze obszary kosmosu i ujawniać nowe informacje na temat wczesnego Wszechświata. Bada także intrygujące planety w naszej galaktyce, a także planety i księżyce w naszym Układzie Słonecznym.
Oto, jak Webb dokonuje niezrównanych osiągnięć i prawdopodobnie będzie to robił przez nadchodzące dziesięciolecia:
– Gigantyczne lustro: Lustro Webba, które przechwytuje światło, ma ponad 21 stóp średnicy. To ponad dwa i pół razy więcej niż zwierciadło Kosmicznego Teleskopu Hubble’a. Przechwycenie większej ilości światła pozwala Webbowi zobaczyć bardziej odległe, starożytne obiekty. Teleskop obserwuje gwiazdy i galaktyki, które powstały ponad 13 miliardów lat temu, zaledwie kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu. „Będziemy widzieć pierwsze gwiazdy i galaktyki, jakie kiedykolwiek powstały” – powiedział Mashable w 2021 roku Jean Creighton, astronom i dyrektor Planetarium Manfreda Olsona na Uniwersytecie Wisconsin – Milwaukee.
– Widok w podczerwieni: W przeciwieństwie do Hubble’a, który rejestruje głównie światło widzialne dla nas, Webb jest przede wszystkim teleskopem na podczerwień, co oznacza, że ogląda światło w widmie podczerwonym. Dzięki temu możemy zobaczyć znacznie więcej wszechświata. Podczerwień jest dłuższa długości fal niż światło widzialne, dzięki czemu fale świetlne skuteczniej prześlizgują się przez kosmiczne chmury; światło nie zderza się tak często z tymi gęsto upakowanymi cząsteczkami i nie jest przez nie rozpraszane. Ostatecznie wzrok Webba w podczerwieni może penetrować miejsca, których Hubble nie może.
„To podnosi zasłonę” – powiedział Creighton.
– Zaglądanie w odległe egzoplanety: Teleskop Webba posiada specjalistyczny sprzęt zwany spektrografami które zrewolucjonizują nasze rozumienie tych odległych światów. Instrumenty mogą rozszyfrować, jakie cząsteczki (takie jak woda, dwutlenek węgla i metan) istnieją w atmosferach odległych egzoplanet – czy to gazowych olbrzymów, czy mniejszych skalistych światów. Webb przygląda się egzoplanetom w galaktyce Drogi Mlecznej. Kto wie, co znajdziemy?
„Możemy dowiedzieć się rzeczy, o których nigdy nie myśleliśmy” – Mercedes López-Morales, badaczka egzoplanet i astrofizyk z Instytutu Centrum Astrofizyki-Harvard & Smithsonianpowiedział Mashable w 2021 r.
Astronomom udało się już znaleźć intrygujące reakcje chemiczne na planecie oddalonej o 700 lat świetlnych i zaczęli przyglądać się jednemu z najbardziej oczekiwanych miejsc w kosmosie: skalistym planetom wielkości Ziemi należącym do Układu Słonecznego TRAPPIST.
