Spektakulära bilder av universum tagna av världens dyraste teleskop

2022-07-13 08:11  

Nu har de första bilderna tagna av James Webb-teleskopet presenterats och resultaten är slående. Det här har teleskopet sett hittills. 

De första resultaten från James Webb-teleskopet (Webb) presenterades den 12 juli på en presskonferens som hölls gemensamt av de amerikanska, europeiska och kanadensiska rymdbyråerna (Nasa, Esa och Csa). Förväntningarna har varit höga på teleskopet som tagit mer än 20 år att utveckla.

– Varje bild är en upptäckt i sig och varje bild kommer att ge mänskligheten en vy av universum så som vi aldrig sett det förut. Teleskopet kommer på grund av sin infraröda kapacitet att kunna tränga igenom stoftmoln och se ända ut till universums mest avlägsna hörn, sa Nasa-chefen Bill Nelson på presskonferensen som sändes live via Nasa Tv.

Teleskopet blickar långt tillbaka

Webb är det dyraste rymdteleskop som någonsin byggts med en prislapp på tio miljarder dollar. Med sin segmenterade spegel, med en total diameter på sex och en halv meter, tittar teleskopet långt ut i rymden. För att kunna se tillbaka mot universums födelse observerar Webb rymden i den infraröda delen av det elektromagnetiska spektrumet. 

– Universum är 13,8 miljarder år. Bilderna ni kommer att få se i dag sträcker sig så långt som 13,5 miljarder år bakåt. Det är bara några få hundra miljoner år efter alltings början. Det är tröskeln vi kliver över, sa Bill Nelson på presskonferensen. 

Fem astronomiska mål valdes ut i samspel mellan Nasa, Esa och Csa för att visa på den enorma kapaciteten hos Webb. Under presskonferensen som leddes från Goddard space flight center (GSFC) i Maryland USA berättade forskare från flera delar av världen om bilderna

Slående bild av galaxhopen Smacs 0723

Den första bilden, som förhandsvisades för USA:s president Joe Biden och allmänheten den 11 juli, är en bild av galaxhopen Smacs 0723. Galaxhopens gravitation gör att den fungerar som en lins; ljuset från de bakomliggande galaxerna förvrängs vilket gör att de ser mer ut som cirkelbågar.

– Vi ser dessa galaxer på ett sätt som vi aldrig har kunnat tidigare, det är en skärpa och klarhet som vi inte haft. I bakgrunden av bilden finns svagt röda galaxer, det var vad vi byggde teleskopet för att kunna se. Vi ser hur galaxerna såg ut för mer än 13 miljarder år sedan, sa Jane Rigby, doktor i astrofysik vid GSFC, under presskonferensen. 

Galaxhopen, som är synlig på natthimlen från den södra hemisfären, har tidigare fotograferats av Hubble-teleskopet. Webb har inte bara tagit en skarpare bild av hopen utan dessutom gjort det snabbare. För Hubble tog det veckor att ta bilden; för Webb bara 12,5 timmar

Smacs 0723 fotat av Hubble (till vänster) och av Webb (till höger). Foto: Nasa/UPI/Shutterstock/TT

Knivskarp bild av stjärnornas barnkammare

Under presskonferensen presenterades även en bild på Carinanebulosan. Det är en av de största och ljusstarkaste nebulosorna på natthimlen som ligger 7600 ljusår bort. 

– I dag ser vi helt nya stjärnor som tidigare varit helt dolda. Vi ser exempel på bubblor, håligheter och strålar som sprängs fram av de nyfödda stjärnorna. Vi ser också strukturer som vi ännu inte vet vad det är för något, sa Amber Straughn, astronom och biträdande projektforskare. 

Carinanebulosan i en skärpa som tidigare varit omöjlig att få till. Foto: NASA, ESA, CSA, and STScI

Spektrum från exoplanet visar på vatten i atmosfären

Wasp-96 b är en exoplanet som är i omlopp kring stjärnan Wasp-96 och befinner sig ungefär 1120 ljusår bort. Planeten är en gasjätte ungefär lika stor, men knappt hälften så tung, som Jupiter. Webb har med hjälp av en spektrograf tagit fram spektraldata för att analysera innehållet i planetens atmosfär. 

– Det är väldigt spännande för det är spektroskopi inom infraröda våglängder, något vi inte har haft tillgång till tidigare och som ger en ny nivå av detaljrikedom. Med spektroskopi har vi observerat när planeten passerat framför stjärnan. Ljuset har då filtrerats genom atmosfären och däri kan vi bland annat se indikationer på vattenånga, sa Knicole Colon som är exoplanetsexpert på Nasa.

Transmissionsspektrum från planeten Wasp-96 b visar på vattenånga i atmosfären. Foto: NASA, ESA, CSA, and STScI

Olika ämnen absorberar ljus med olika våglängder. Genom att granska ljus från en stjärna som passerat genom atmosfären hos en planet kan man således avgöra vad atmosfären består av. Men Webb ska inte bara observera exoplaneter utan även riktas mot våra närmsta grannar. 

– Vi kommer att få spännande data från planeter i vårt solsystem, från Mars och utåt. Vi kommer även att observera asteroider och kometer, sa Knicole Colon. 

Den döende stjärnan i Södra Ringnebulosan tas fram i ljuset

Två bilder har tagits på den Södra Ringnebulosan med hjälp av två av Webbs instrument.

– Det här är en planetär nebulosa, den uppstår på grund av att en döende stjärna har skickat ut stora delar av sin massa i efterföljande vågor, sa astronomen Karl Gordon under presskonferensen. 

Södra Ringnebulosan fotat av instrumenten Nircam (till vänster) och Miri (till höger). Foto: NASA, ESA, CSA, and STScI

I bilden tagen av instrumentet Nircam, som ser i våglängder nära infrarött ljus, syns joniserad gas (blått i bilden till vänster) som värmts upp av den fortfarande varma, men döende, stjärnan. I bilden tagen av instrumentet Miri, som är känsligt för infrarött ljus av längre våglängder än Nircam, ses tydligt att stjärnan är en binär – alltså att den utgörs av två stjärnor som delar tyngdpunkt.

Granskning av svart hål i Stephans kvintett

Stephans kvintett är en galaxhop bestående av fem galaxer som återfinns i stjärnbilden Pegasus. Den första bilden som visades var en sammanslagning av arbetet av två instrument, Nircam och Miri.  

Stephans kvintett syns här i en sammanslagning av bilder från instrumenten Nircam och Miri. Foto: NASA, ESA, CSA, and STScI

– Detta är en bild i nära infrarött och mellan-infrarött kombinerat. När vi zoomar in ser vi mängder av individuella stjärnor som punktkällor i galaxen till vänster. Vi kan också se gas och stoft som värms upp mellan de två galaxerna som smälter samman till höger. Här föds nya stjärnor, sa Mark McCaughrean, expert vis ESA, på presskonferensen. 

Även om galaxerna kallas för en kvintett är det bara de fyra galaxerna till höger som är nära varandra. Den femte, till vänster, befinner sig i förgrunden sett från oss. I en bild enbart tagen med Miri-instrumentet kan man vidare tydligt se centrum av galaxen som syns högst upp.

Stephans kvintett i en bild enbart tagen med Miri-instrumentet. Foto: Handout/NASA via USA TODAY NETWORK/Sipa USA/TT

– Det är ett aktivt svart hål. Vi kan inte se det svarta hålet självt utan ser i stället material som virvlar runt det och som sväljs av det kosmiska monstret. Gasen blir uppvärmd när den faller in i det svarta hålet och med Nirspec kan vi sedan zooma in för att förstå gasens komposition, hastighet och temperatur, sa Giovanna Giardino som är specialist på instrumentet Nirspec. 

Webb har kunnat analysera gasen kring det svarta hålet i galaxen högst upp i Stephans kvintett. Foto: NASA, ESA, CSA, and STScI

Teleskopet har bränsle för 20 års forskning

Bilderna som presenterades på presskonferensen har gett mersmak och astronomer kommer kunna använda sig av data från teleskopet under lång tid framöver. 

– Sedan förra veckan är vi officiellt klara med driftsättningen av teleskopet. Vi har ett observatorium i utmärkt skick, alla instrument antingen överträffar eller uppfyller kraven och vi har mer än tjugo år av bränsle. Äntligen har vi börjat Webbs första år med normal vetenskapsverksamhet, sa Bill Oaks, projektledare för James Webb-teleskopet, på presskonferensen. 

Kort om Webbs vetenskapliga instrument 

James Webb-teleskopet har fyra vetenskapliga instrument: 

- Mid-infrared instrument (Miri)

- Near-infrared camera (Nircam)

- Near-infrared spectrograph (Nirspec) 

- Near-infrared imager and slitless spectrograph/fine guidance sensor (Niriss/Fgs)

Känsligheten i instrumenten tillsammans med den stora huvudspegeln möjliggör Webbs forskning – som bland annat går ut på att skåda tillbaka mot universums födelse. 

Infrarött ljus från ett objekt som Webb observerar reflekteras av den segmenterade huvudspegeln mot en mindre sekundärspegel. Därefter fokuseras ljuset in i en modul som kallas Integrated science instrument module som i sin tur kan rikta ljuset in i ett eller fler av de vetenskapliga instrumenten. 

Instrumenten har flera gemensamma komponenter, bland annat kameror för tvådimensionella bilder samt spektrografer för att mäta individuella våglängder. Vissa komponenter skiljer sig dock instrumenten emellan. 

Instrumentet Nirspec är till exempel det enda med en så kallad microshutter array som innehåller ett rutnät av 248 000 små dörrar som kan öppnas eller stängas för att släppa igenom ljus. Tekniken används för att samtidigt kunna undersöka 100 individuella objekt eller punkter i rymden. 

Miri-instrumentet har delvis utvecklats av svenska forskare. 

Källa: Nasa

Bill Burrau

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt