Och, jakże łatwo jest być całkowicie zahipnotyzowanym tymi galaktykami spiralnymi. Podążaj za ich wyraźnie określonymi ramionami, które są pełne gwiazd, aż do ich centrów, gdzie mogą znajdować się stare gromady gwiazd i – czasami – aktywne supermasywne czarne dziury. Tylko należący do NASA Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba jest w stanie dostarczyć bardzo szczegółowe sceny pobliskich galaktyk w kombinacji światła bliskiej i średniej podczerwieni – a zestaw tych zdjęć został dziś publicznie opublikowany.
Te zdjęcia Webba są częścią dużego, długotrwałego projektu, programu Physics at High Angular Resolution in Nearby GalaxieS (PHANGS), wspieranego przez ponad 150 astronomów na całym świecie. Zanim Webb wykonał te zdjęcia, PHANGS był już pełen danych z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a należącego do NASA, Wielojednostkowego Eksploratora Spektroskopowego Bardzo Dużego Teleskopu oraz Atacama Large Millimeter/submilimeter Array, w tym obserwacji w ultrafiolecie, świetle widzialnym i radiowym. Wkład Webba w zakresie bliskiej i średniej podczerwieni dostarczył kilku nowych elementów układanki.
„Nowe zdjęcia Webba są niezwykłe” – stwierdziła Janice Lee, badaczka zajmująca się projektem inicjatyw strategicznych w Instytucie Nauki o Teleskopach Kosmicznych w Baltimore. „Są oszałamiające nawet dla badaczy, którzy badają te same galaktyki od dziesięcioleci. Bąbelki i włókna są rozdzielone do najmniejszych skali, jakie kiedykolwiek zaobserwowano, i opowiadają historię o cyklu powstawania gwiazd”.
Podekscytowanie szybko rozprzestrzeniło się w całym zespole wraz z napływem obrazów Webba. „Mam wrażenie, że nasz zespół żyje w ciągłym stanie przytłoczenia – w pozytywny sposób – ilością szczegółów na tych zdjęciach” – dodał Thomas Williams, specjalista ds. pracownik naukowy podoktorski na Uniwersytecie Oksfordzkim w Wielkiej Brytanii.
Podążaj za spiralnymi ramionami
Och, jakże łatwo jest być całkowicie zahipnotyzowanym tymi galaktykami spiralnymi. Podążaj za ich wyraźnie określonymi ramionami, które są pełne gwiazd, aż do ich centrów, gdzie mogą znajdować się stare gromady gwiazd i – czasami – aktywne supermasywne czarne dziury. Tylko należący do NASA Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba jest w stanie dostarczyć bardzo szczegółowe sceny pobliskich galaktyk w kombinacji światła bliskiej i średniej podczerwieni.
Kamera NIRCam (kamera bliskiej podczerwieni) Webba uchwyciła na tych zdjęciach miliony gwiazd, które mienią się niebieskimi odcieniami. Niektóre gwiazdy są rozproszone po ramionach spiralnych, inne zaś są ciasno zbite w gromadach gwiazd.
Dane teleskopu MIRI (instrument średniej podczerwieni) uwypuklają świecący pył, pokazując nam, gdzie występuje on wokół gwiazd i pomiędzy nimi. Wskazuje także gwiazdy, które nie są jeszcze w pełni uformowane – są nadal otoczone gazem i pyłem, które napędzają ich wzrost, niczym jasnoczerwone nasiona na wierzchołkach pyłowych szczytów. „To tutaj możemy znaleźć najnowsze i najbardziej masywne gwiazdy w galaktykach” – powiedział Erik Rosolowsky, profesor fizyki na Uniwersytecie Alberty w Edmonton w Kanadzie.
Coś jeszcze, co zadziwiło astronomów? Zdjęcia Webba pokazują duże, kuliste powłoki w gazie i pyle. „Te dziury mogły zostać utworzone przez jedną lub więcej gwiazd, które eksplodowały, wycinając gigantyczne dziury w materii międzygwiazdowej” – wyjaśnia Adam Leroy, profesor astronomii na Uniwersytecie Stanowym Ohio w Columbus.
Teraz prześledź ramiona spiralne, aby znaleźć rozszerzone obszary gazu, które wydają się czerwone i pomarańczowe. „Struktury te mają tendencję do układania się w ten sam wzór w niektórych częściach galaktyk” – dodał Rosolowsky. „Myślimy o nich jak o falach, a ich odstępy mówią nam wiele o tym, jak galaktyka rozprowadza swój gaz i pył”. Badanie tych struktur dostarczy kluczowych informacji na temat tego, jak galaktyki budują, utrzymują i powstrzymują powstawanie gwiazd.
Zanurz się we wnętrzu
Dowody wskazują, że galaktyki rosną od środka na zewnątrz – powstawanie gwiazd rozpoczyna się w jądrach galaktyk i rozprzestrzenia się wzdłuż ich ramion, spiralnie oddalając się od centrum. Im dalej gwiazda znajduje się od jądra galaktyki, tym większe jest prawdopodobieństwo, że jest młodsza. Natomiast obszary w pobliżu jąder, które wyglądają na oświetlone niebieskim światłem punktowym, to populacje starszych gwiazd.
A co z jądrami galaktyk zalanymi różowo-czerwonymi kolcami dyfrakcyjnymi? „To wyraźny znak, że może istnieć aktywna supermasywna czarna dziura” – stwierdziła Eva Schinnerer, naukowiec z Instytutu Astronomii Maxa Plancka w Heidelbergu w Niemczech. „Albo gromady gwiazd w centrum są tak jasne, że przesyciły ten obszar zdjęcia”.
Mnóstwo badań
Istnieje wiele kierunków badań, które naukowcy mogą rozpocząć, korzystając z połączonych danych z PHANGS, ale bezprecedensowa liczba gwiazd odkrytych przez Webba jest doskonałym punktem wyjścia. „Gwiazdy mogą żyć miliardy, a nawet biliony lat” – powiedział Leroy. „Dokładnie katalogując wszystkie typy gwiazd, możemy zbudować bardziej wiarygodny, całościowy obraz ich cykli życiowych”.
Oprócz natychmiastowego opublikowania tych zdjęć zespół PHANGS opublikował także największy jak dotąd katalog obejmujący około 100 000 gromad gwiazd. „Ilość analiz, jakie można przeprowadzić na podstawie tych obrazów, jest znacznie większa niż cokolwiek, z czym byłby w stanie poradzić sobie nasz zespół” – podkreślił Rosolowsky. „Cieszymy się, że możemy wspierać społeczność, aby wszyscy badacze mogli wnieść swój wkład”.
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba jest najważniejszym na świecie obserwatorium nauk kosmicznych. Webb rozwiązuje tajemnice naszego Układu Słonecznego, spoglądając dalej, na odległe światy wokół innych gwiazd i badając tajemnicze struktury i pochodzenie naszego wszechświata oraz nasze w nim miejsce. Webb to międzynarodowy program prowadzony przez NASA wraz z partnerami, ESA (Europejską Agencją Kosmiczną) i Kanadyjską Agencją Kosmiczną.