Sjećam se vremena kad su počele pristizati prve slike Hubbleovog svemirskog teleskopa (HST). Sjećam se i s kolikim smo zanimanjem pratili popravak njegovog optičkog sustava, nakon čega su 1993. godine počele pristizati prve slike. Bile su to slike maglica, kojima su se nadjevala poetska imena “Pillars of Creation” i slično, a već i sama ta imena odražavala su uzbuđenje i oduševljenje cijele znanstvene, ali i šire javnosti. Vidjeli smo područja u kojima se rađaju zvijezde, vrlo detaljne fotografije Jupitera i njegovih satelita, a nakon par godina je snimljena i slika Hubblovog dubokog polja (Hubble Deep Field), koja je bila naš najdalji pogled u dubinu svemira.

Nakon toga, jednog dana 1992. godine u planinarskom domu Lipa smo u novom broju časopisa Sky and Telescope uzbuđeno čitali članak o otkriću prvog planeta koji kruži oko neke druge zvijezde. I bilo je još puno uzbudljivih trenutaka u razvoju suvremene astronomije i astrofizike, ali i šire od toga. Tako sam 2012. godine na bolovanju zbog upale pluća, imao odličnu priliku pogledati cijelu konferenciju za medije, na kojoj su ekipe s CERN-ovih detektora ATLAS i CMS neovisno objavile svoje detekcije čestice mase 125.3 ± 0.6 GeV/c², odnosno 126.0 ± 0.6 GeV/c², koja se s velikom, gotovo potpunom sigurnošću može pripisati Higgsovom bozonu.

Pokusna fotografija senzora FGS, objavljena 6. srpnja 2022. (FOTO: NASA)

Godine 1984. sam od tate dobio knjigu „Kozmos“ Carla Sagana. Slike zamišljenih svemirskih objekata izmjenjivale su se s pravim fotografijama, koje su dolazile s dva Voyagera. Fantastične slike, na samoj granici mašte, bile su popraćene tekstom nenadmašnog Carla Sagana, čovjeka koji je obilježio cijelu jednu generaciju, a kojega i dalje često citiramo, pa i sada u razmacima između dva uzdaha gledajući nevjerojatne prve fotografije teleskopa James Webb (JWST): “Negdje tamo, nešto nevjerojatno čeka da bude otkriveno”. Za Božić sam pratio lansiranje teleskopa i njegov ulazak u orbitu, kad je krenuo prema konačnom odredištu, drugoj Lagrangeovoj točki (L2). Slijedilo je nekoliko napetih mjeseci, u kojima se teleskop trebao izvući iz svoje čahure i razmotati se, tj. razviti svoje primarno zrcalo i štitnik protiv svjetlosti Sunca, a zatim i provesti sve potrebne kalibracije i pripreme za prava mjerenja.

Prije nekoliko dana društvene je mreže preplavila pokusna slika, koju je snimio instrument za precizno pozicioniranje i održavanje položaja (Fine Guidance Sensor) teleskopa James Webb. Iako ta slika nije namijenjena znanstvenim istraživanjima, već je i ona pokazala moć teleskopa. Tu vidimo nekoliko zvijezda, a ostalo su doslovno tisuće galaksija. Zadivljeno sam komentirao: “Gledam ovu prekrasnu sliku i zamišljam Galileja, Brahea, Keplera, Hubblea, Carla Sagana… sve one velike astronome koji više nisu s nama kako bi se divili pogledu koji je širom otvoren ovim teleskopom”. S velikim uzbuđenjem sam čekao taj povijesni 12. srpanj. 2022. godine, dan kad će biti objavljene prve znanstvene slike JWST-a.

Iako je dan ranije objavljena prva fotografija dubokog polja, što je prepušteno predsjedniku SAD-a, Joeu Bidenu, prava proslava “rezanja vrpce” je ipak prepuštena znanstvenicima, onima koji kontroliraju različite aspekte misije i onima koji su posvetili godine svog rada gradeći taj nevjerojatni instrument.

A JWST je doista nevjerojatan! U tisućama kritičnih točaka tokom njegovog razvoja, transporta, lansiranja, pozicioniranja u L2 i pripreme za rad stvari su mogle nepopravljivo krenuti po zlu. Ali nisu. Svaki korak u puštanju u rad JWST-a, svaka nova kalibracijska slika bile su pravo slavlje, a svi smo znali da nam se teleskop još nije otkrio u svom punom sjaju. To će učiniti 12. srpnja u 16:30 po srednjoeuropskom vremenu.

JWST "deep field", koje prikazuje skup galaksija SMACS 0723 (FOTO: pace Telescope Science Institute Office of Public Outreach)

I onda je konačno došao taj povijesni trenutak, kad je rad teleskopa trebao biti prezentiran kroz pet fotografija. A prva je prikazana slika dubokog polja. Konkretno se radi o skupu galaksija SMACS 0723, koji je od nas udaljen 4,6 milijardi svjetlosnih godina. To je do sada naš najdublji pogled u dubine svemira. Slika od čije oštrine zastaje dah prikazuje nekoliko zvijezda. Za razliku od slike JWST-ovog senzora, ovdje zvijezde nemaju crnu točku u sredini, koja je nastala zbog zasićenja detektora. Te zvijezde se nalaze u Mliječnoj stazi i one same po sebi nisu zanimljive. Ono što je zanimljivo su difuzne mrljice, a svaka od tih mrljica je neka galaksija. Slika prikazuje tisuće galaksija, koje u dubini prostora i vremena, svaka u sebi posebno, nose stotine milijardi zvijezda. Parafrazirajući znameniti citat iz „Odiseje u svemiru 2001“, komentirao sam: “Sve je puno galaksija punih zvijezda!” 

No, na slici vidimo nešto što još više zapanjuje. Na njoj vidimo i razvučene lukove narančaste ili crvene boje. Radi se o galaksijama koje se nalaze iza skupa SMACS 0723 i direktan pogled prema njima je zaklonjen. Međutim, gravitacijsko polje skupa SMACS 0723 djeluje kao gravitacijska leća i zato ih ipak vidimo. Iako se još sa sigurnošću ne može reći koliko su točno udaljene te galaksije, ipak već sada znamo da su udaljene oko 13 milijardi svjetlosnih godina, što je doista vrlo blizu zori prostora i vremena. A sve to na području koje se svojom veličinom može usporediti s veličinom zrnca pijeska na ispruženoj ruci. Teleskop James Webb će moći snimati galaksije koje su udaljene i 13,5 milijardi svjetlosnih godina. Doista nas već na tom polju čekaju velika uzbuđenja!

Spektar atmosfere ekstrasolarnog planeta u srednjem infracrvenom području (SCREENSHOT: NASA)

Onda je prikazana slika koja je vjerojatno najmanje zanimljiva širokoj javnosti, ali radi se o pravom prazniku za oči svakome tko se u svom radu koristi infracrvenom (IR) spektroskopijom. Radi se o IR spektru ekstrasolarnog planeta WASP-96 b, koji je od nas udaljen oko 1.000 svjetlosnih godina. Teleskop je za snimanje spektra iskoristio prolaz svjetlosti matične zvijezde kroz atmosferu samog planeta. Iako je to radio i HST, ovi podaci su dobiveni puno većom brzinom, a spektar je sam po sebi puno kvalitetniji.

Dakle, dobiven je do danas potpuno neuhvatljiv spektar, koji nosi informaciju o kemijskom sastavu atmosfere planeta. Naravno, ta informacija nam puno govori o nastanjivosti te, posredno, mogućnosti postojanja života na ekstrasolarnim planetima. Za ovu prezentaciju je prikazan dokaz postojanja vode u toj atmosferi, što je samo po sebi važno. Planet WASP-96 b je plinoviti div, koji kruži oko zvijezde slične Suncu.

Južna prstenasta maglica (NGC 3132) u bliskom i srednjem IR području (FOTO: NASA, ESA, CSA, STScI)

Treća slika prikazuje Južnu prstenastu maglicu. Zvijezda u središtu te planetarne maglice je u posljednjoj fazi svog “života” te već tisućama godina ispušta plin i prašinu u svim smjerovima, stvarajući mjehur oko sebe. HST je snimio mnoge slike te maglice, ali tek sada se vidi da je središnja zvijezda potpuno zaogrnuta prašinom. Osim što na slici vidimo nevjerojatne dinamičke detalje samog plina i prašine, IR spektar te maglice razotkriva brojne kemijske vrste skrivene u njoj. Snimanjem sličnih objekata, JWST će omogućiti razotkrivanje mnogih do sada neotkrivenih detalja o planetarnim maglicama i mehanizmima koji upravljaju “umiranjem” zvijezda.

Slijedi Stephanov kvintet, skupina pet galaksija. Radi se o najvećoj slici, koja je ustvari mozaik 1.000 pojedinačnih slika (ukupno 150 milijuna pixela), a veličina područja je otprilike jedna petina promjera punog Mjeseca. Ova slika je važna, jer prikazuje kako međudjelovanje galaksija utječe na njihovu evoluciju u ranom svemiru. Tim moćnim prikazom ekstremne prostorne rezolucije u bliskom i srednjem IR području sad su nam na raspolaganju dosad neviđeni detalji te skupine galaksija. Vidimo tu skupine milijuna mladih zvijezda i plinovita područja njihovog rađanja. Osim toga, vidimo i pramenove plina, prašine i zvijezda izbačene gravitacijskim djelovanjem galaksija, ali i udarne valove uzrokovane sudarom jedne od galaksija sa skupinom.

Sliku Stephanovog kvinteta u bliskom IR području spektra (FOTO: NASA, ESA, CSA, STScI)

I konačno, tu je posljednja slika ove prezentacije. Radi se o prekrasnoj slici maglice Carina (Kobilica). Pred našim očima se otvorio detaljan pejzaž te ogromne nakupine plina i prašine, koji podsjeća na pustinjske planine i doline, no unutar toga svjetlucaju tisuće mladih, tek rođenih zvijezda. Ta maglica sadrži vrlo mlado područje nastanka zvijezda, zapravo plinom ispunjenu šupljinu (najveći “rogovi” su dugački oko sedam svjetlosnih godina). Sama šupljina je nastala ispuhivanjem materijala zbog intenzivnog ultraljubičastog zračenja i zvjezdanih vjetrova ekstremno masivnih, vrućih, mladih zvijezda u središtu mjehura, iznad gornjeg ruba područja prikazanog na slici.

JWST je to područje snimio u infracrvenom dijelu spektra, što omogućuje pogled na ranije nevidljive detalje te zvjezdane kolijevke. Upravo se u proučavanju ovakvih objekata najviše očekuje od JWST-a. Njegov vid u bliskom i srednjem infracrvenom području, kao i vrhunska optika koja omogućuje do sada nedostižnu oštrinu, rezoluciju i preciznost slika, sigurno će dovesti do vrlo važnih spoznaja.

Amber Straughn, NASA-ina astrofizičarka koja radi na projektu JWST govori o maglici Carina (FOTO: HINA/EPA/Bill Ingalls)

A, kao što je puno puta ponovljeno, ovo je tek početak i prave stvari tek slijede. Siguran sam da će znanstvenici iz JWST-a izvući maksimum. U međuvremenu će iz spoznaja omogućenih mjerenjima ovog nevjerojatnog instrumenta nastajati nova pitanja, izvan granica mogućnosti JWST-a. Iz toga će se roditi ideje za nove, još moćnije teleskope i druge instrumente. Tko zna kakve podatke će nam tek ti instrumenti davati?

Lupiga.Com via Glas nestašnih

Naslovna fotografija: NASA, ESA, CSA, STScI