Ta ogromna gromada galaktyk, nazwana Abell 2744 i nosząca przydomek Gromada Pandory, została sfotografowana przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a w ramach programu Pola Graniczne, w którym Hubble wraz z innymi wielkimi obserwatoriami NASA bada wczesny Wszechświat, przepatrując duże gromady galaktyk. Gromada jest tak masywna, że jej potężna grawitacja ugina światło galaktyk znajdujących się daleko za nią, sprawiając, że obiekty tła wydają się większe i jaśniejsze, co jest zjawiskiem zwanym soczewkowaniem grawitacyjnym. Soczewkowanie grawitacyjne pozwala teleskopom zobaczyć bardzo odległe galaktyki, które w innym przypadku byłyby poza ich zasięgiem (NASA Hubble, CC BY 2.0, zdjęcie modyfikowane / Wikimedia)
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba zajmuje swoją pozycję i testuje instrumenty. Niebawem rozpocznie obserwacje. Można spodziewać się przełomowych odkryć odnośnie do dalekich planet, pierwszych galaktyk oraz początków i ewolucji Wszechświata; części być może nie będziemy rozumieli – mówi dr hab. Maciej Mikołajewski.
Dr hab. Maciej Mikołajewski jest emerytowanym profesorem Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu w Instytucie Astronomii. W pracy naukowej zajmował się astrofizyką gwiazd podwójnych. Obecnie jest redaktorem naczelnym dwumiesięcznika „Urania – Postępy Astronomii” i współautorem serialu telewizyjnego „Astronarium”.
Polska Agencja Prasowa: Wyczekiwany od lat Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba jest już na swoim miejscu, testuje instrumenty badawcze i niedługo rozpocznie obserwacje. Czy jest Pan podekscytowany?
Prof. Maciej Mikołajewski: Wszyscy jesteśmy podekscytowani. To nadzwyczajne wydarzenie, podobne do tego sprzed 32 lat, kiedy wystrzelono teleskop Hubble’a.
Już pierwsze zdjęcia wykonane w czasie testów pokazują potęgę nowego obserwatorium. Co najbardziej wyróżnia ten teleskop spośród innych?
Zawarto w nim kilkadziesiąt absolutnie nowatorskich rozwiązań, które wyróżniają go od wszystkiego, co do tej pory działało na ziemi i w kosmosie, jeśli chodzi o badania Wszechświata. Mówimy o nowych technologiach, pomysłach, wynalazkach. Choć dla mnie najważniejsza jest przy tym ucieczka od ludzkich zmysłów. Obrazy będą bowiem tworzone w kolorach sztucznych, ponieważ teleskop będzie prowadził obserwacje w podczerwieni, którą człowiek odbiera jako promieniowanie termiczne.
Gwiazda zmienna V838 Mon, zdjęcie z teleskopu Hubble’a, 2004 r. (NASA i The Hubble Heritage Team, AURA/STScI – Astronomy Picture of the Day, HubbleSite: Gallery, NewsCenter / domena publiczna)
Co to daje?
Po pierwsze będziemy mogli zajrzeć do wnętrza obłoków pyłowych i przez nie przeniknąć. Mówiąc w uproszczeniu, pył pochłania promienie widzialne, ale przepuszcza podczerwone. Oznacza to możliwość obserwacji rodzących się gwiazd i układów planetarnych, a nawet analizy atmosfer dalekich planet. Chodzi m.in. o poszukiwanie sygnatur życia w atmosferach planet pozasłonecznych, czyli obecnych w atmosferze gazów produkowanych przez organizmy żywe. To jeden z flagowych celów Teleskopu. Wiemy, że na wielu planetach istnieje woda. Niedawno na przykład odkryto nowy rodzaj planet tzw. wodorooceanicznych. Mają one mniej więcej wielkość Neptuna, atmosferę wodorową, a pod nią kryje się wodny, niezamarznięty ocean. Obiekty te mogą być ciekawym celem dla Teleskopu.
Czy będzie on mógł też sfotografować oceany na powierzchni pozasłonecznych planet?
Nie, tego nie będzie mógł zrobić. Za to może ukazać niespodzianki dotyczące pokrytych wodą księżyców Układu Słonecznego. Jestem przekonany, że w ciągu kilkunastu lat znajdziemy w naszym systemie jakieś ślady życia, na przykład na którymś z księżyców Jowisza czy Saturna. Oceany obecne na ich powierzchni są pokryte grubą warstwą lodu, ale niektóre z nich, np. Enceladus czy Europa, wykazują pewną aktywność – w jądrach tych księżyców obecne są źródła ciepła. Być może więc w ich oceanach istnieje coś na podobieństwo ziemskich kominów geotermalnych, wokół których tętni życie.
Teleskop mógłby np. analizować skład gejzerów, które pojawiają się na Enceladusie, a może nawet znaleźć biosygnatury na powierzchni lodu. To już są czyste spekulacje, ale to mogą być przykłady odkryć, których dzisiaj się nie spodziewamy.
Czy w podobny sposób Teleskop będzie mógł badać księżyce planet pozasłonecznych?
To może być poza jego zasięgiem, choć wszystko zależy, jak daleko takie obiekty będą się znajdowały, i jakie będą miały rozmiary. Kto wie, być może dzięki Teleskopowi Jamesa Webba i innym obserwatoriom, w tym – instrumentom naziemnym, rozsypie się worek z odkryciami na temat dalekich księżyców.
A jakie są inne główne cele Teleskopu Jamesa Webba?
Drugim powodem, dla którego teleskop ten będzie prowadził obserwacje w podczerwieni, jest badanie początków i ekspansji Wszechświata. Ma np. odpowiedzieć na pytania, co było pierwsze – czy czarne dziury, czy skupiska materii tworzące zalążki przyszłych galaktyk. Ponieważ kosmos od prawie 14 mld lat się rozszerza, dochodzi do tzw. przesunięcia ku czerwieni. Działa tutaj efekt Dopplera, który można zaobserwować także na co dzień, np. gdy karetka na sygnale się do nas zbliża, a potem oddala – najpierw częstotliwość sygnału jest wyższa, a potem niższa. Tak samo spada częstotliwość promieniowania oddalających się galaktyk, aż do podczerwieni.
Inżynierowie pozują przy Kosmicznym Teleskopie Jamesa Webba NASA krótko po tym, jak wyłonił się z komory A w Johnson Space Center NASA, Houston, 1.12.2017 r. (NASA/Chris Gunn / domena publiczna)
Jak dokładnie Webb będzie mógł te galaktyki oglądać?
Amatorskim aparatem fotograficznym można zrobić piękne zdjęcie bliskich galaktyk, takich jak np. M31 znanej jako Mgławica Andromedy, z pokazaniem jej spiralnych ramion. Teleskop Jamesa Webba będzie w stanie zrobić podobne zdjęcia galaktyk odległych nawet o ponad 10 mld lat świetlnych. Będą to galaktyki, które powstały zaledwie miliard – dwa miliardy lat po Wielkim Wybuchu. Będziemy mogli dowiedzieć się np., skąd biorą się supermasywne czarne dziury w centrach galaktyk.
Czy nowe odkrycia mogą doprowadzić do zmian w obecnych kosmologicznych modelach?
Jest to możliwe, np. jeśli chodzi o rozszerzanie się Wszechświata. Wiemy obecnie, że tempo tej ekspansji przyspiesza w wyniku oddziaływania tzw. ciemnej energii. Teleskop Jamesa Webba raczej jej z obecnych teorii nie usunie, ale np. może zweryfikować jej ilość. Myślę jednak, że najwięcej odkryć możemy się spodziewać w obszarze tzw. nowej nauki. Tak się często dzieje w przypadku nowych, przełomowych narzędzi.
Nowej nauki? Co Pan ma na myśli?
Chodzi o odkrycia, których początkowo w ogóle nie będziemy rozumieli, które np. otworzą przed nami świat zupełnie nowych obiektów albo zjawisk. Myślę, że Teleskop Jamesa Webba szykuje nam takie niespodzianki i będą one fascynujące. W tym względzie będzie też współpracował z innymi instrumentami.
Na czym to będzie polegało?
Na przykład potężny teleskop Vera C. Rubin Observatory automatycznie, cyklicznie bada całe niebo widoczne z południowej półkuli w poszukiwaniu nietypowych zjawisk. Teleskop Jamesa Webba będzie mógł w ich stronę skierować swoje oko. Podobnie rzecz się ma z coraz dokładniejszymi detektorami fal grawitacyjnych. Po serii odkryć zderzeń czarnych dziur, detektory te zaczęły wykrywać zderzenia gwiazd neutronowych oraz czarnych dziur z gwiazdami neutronowymi. Te dwa ostatnie rodzaje zderzeń oprócz fal grawitacyjnych emitują też promieniowanie elektromagnetyczne, które także będzie można obserwować z pomocą Teleskopu Jamesa Webba. Myślę, że niespodzianki, jakie nam to obserwatorium szykuje, nam będą niesłychanie ważne i fascynujące.
Autor: Marek Matacz, PAP.
