Hogyan lát majd a James Webb a messzi-messzi múltba

Posted by

Utazik az űrben a James Webb űrtávcső. Útjáról a nagyszerű specejunkie.hu blog segítségével számolunk be. Ez a sorozat 2. része.

>A James Webb űrteleszkóp segítségével megfejthetjük az univerzum keletkezésének körülményeit. Ehhez a legcélravezetőbb az, ha közvetlenül megfigyeljük annak korai fázisát. A JWST az első galaxisok megtalálása érdekében közeli- és közepes-infravörös tartományban végez majd felméréseket. Ez a képesség páratlan felbontással és érzékenységgel kombinálva lehetővé teszi az űrtávcső számára, hogy minden eddiginél messzebbre tekinthessen a világegyetem mélységeibe. Pontosabban fogalmazva, a Webb visszatekint az időben arra a pontra, mikor a csillagok születése fénnyel töltötte meg az addigi sötétséget. Ez volt a kozmosz talán legforgalmasabb csillagkeletkezési időszaka, ami mindössze néhány százmillió évvel az ősrobbanás után következett be.

 

A JWST segítségével ezt a zajos, korai időszakot fogják vizsgálni a tudósok. Az univerzum múltjának megfigyelése érdekesen hangozhat, de lehetséges. Mint tudjuk, a világegyetem kb. 13,6 milliárd éves, tehát a fény ennyi évvel ezelőtt hagyta el az első csillagokat és galaxisokat. Utazott téren és időn keresztül, majd végül elérte távcsöveinket. Lényegében olyannak látjuk ezeket az objektumokat, mint amikor ez a fény elhagyta őket. Azonban fontos hozzátenni, hogy mire ez a fény megérkezik hozzánk, a színe, vagy hullámhossza a vörös felé eltolódik, amit “vöröseltolódásnak” nevezünk. Emiatt az első csillagok és galaxisok elemzéséhez nagy teljesítményű közeli és közepes-infravörös teleszkópra van szükségünk, és a James Webb pontosan ilyen.

Az űrtávcső egyik legnagyobb feladata a GTO (guaranteed-time observer) program, ami a közeli-infravörös tartományban működő műszerekhez kapcsolódik. A teljes projekt közel 900 órányi megfigyelési időt kapott az űrteleszkóppal, amit az ESA JWST projekt tudósa irányít, és a NIRSpec GTO csoportja készít elő. A program legelső helyén az ún. “The physics of galaxy assembly” áll, a csaknem 700 órányi obszervációjával. Ennek 3 alprogramját tekintjük át röviden a következőkben.

JADES – JWST Advanced Deep Extragalactic Survey – elnevezésű részprogram keretében nagyjából 366 órányi megfigyelési időt fognak felméréssel tölteni.

A kutatók választása két, korábban tanulmányozott mezőre esett ezzel kapcsolatban. Ezek az ún. GOODS-North és a GOODS-South, amelyek a Nagy Medve csillagkép északi, illetve a Kemence csillagkép déli részén helyezkednek el. A program számos céllal jött létre: a csillagtömeg eloszlásának megértése a fiatal galaxisokban, a csillagok fényességének, korának, méretének és összetételének, valamint a keletkezésük sebességének vizsgálata. A JADES emellett elemzéseket fog végezni a galaxisok nukleáris aktivitásával kapcsolatban, meghatározza azok szerkezetét, és feltérképezi a bennük lévő gázok mozgását. Azonban ez még nem minden. A kutatás az első generációs fekete lyukak megértésére is nagy hangsúlyt fektet. Ez főképp azért érdekli a tudósokat, mert szoros összefüggést mértek egy galaxis központjában található fekete lyuk tömege és a galaxis dudorának (egymással szoros közelségben lévő csillagok nagy méretű csoportja) tömege között. Ennek magyarázatára eddig csak spekulációk léteznek, de a JWST remélhetőleg segít ennek megértésében is.

A második részprogram a WIDE nevet viseli, ami megközelítőleg 106 óra megfigyeléssel rendelkezik. A felmérés nagy reményeket fűz a NIRSpec MOS módjához (erről a későbbiekben olvashattok), ugyanis még az égbolt leggyorsabb feltérképezése is olyan eredményekkel jár, amely más eszközökkel elérhetetlen lenne.

Az utolsó alprogram pedig az IFS. Időtartama 237 óra, ami a nagy vöröseltolódással rendelkező galaxisokat figyeli meg. Célja, hogy részletes képet kapjanak a tudósok azokról a fizikai folyamatokról, amelyek a galaxisok fejlődését befolyásolják.

A James Webb működési elve. Infografika forrása: ESA