19. 07. 2023. 07:29   >>  11:53 10

ИНФРАЦРВЕНИ ПОГЛЕД

Годину дана рада телескопа Џејмс Веб

Прошла је прва година рада једног до најскупљих и најкомплекснијих пројеката у историји истраживања свемира. Телескоп Џејмс Веб је званично почео са радом у јулу прошле године и може се рећи да је за сада испунио велика очекивања која су била постављена пред машину за чију реализацију је било потребно преко 30 година.

О самом телескопу и његовим техничким могућностима у поређењу са претходником Хаблом је било већ довољно чланака и текстова током прошле године. Веб представља највећи и најмоћнији телескоп који је лансиран у свемир и „паркиран“ је у Лангранжеовој тачки Л2, удаљен 1.5 милион километара од Земље.

“Паркиран“ је сликовит израз, јер телескоп заправо кружи заједно са Земљом око Сунца, али са друге стране, односно Земља га заклања и омогућава му несметан рад и боље резултате у односу на Хабл који је кружио око Земље и самим тим био изложен Сунцу.

Један од првих конкретних резултата је било посматрање планете величине Сатурна, која кружи у орбити која је ужа од Меркурове, око звијезде удаљене 700 свјетлосних година од нас.

Вебови осјетљиви инструменти открили су мноштво садржаја у атмосфери ове планете, укључујући воду, сумпор диоксид, угљен моноксид, натријум и калијум. Са друге стране, посматрањем стјеновите планете у нашем релативном комшилуку, систему ТРАППИСТ-1 дошло се до закључка да планета уопште нема атмосферу или је јако танка. Овдје неће бити крај истраживања овог система јер око те звијезде кружи још шест планета које имају сличан састав као Земља.

Ово су неки од главних задатака који ће телескоп имати у наредним годинама, јер за разлику од својих претходника може да детектује и разложи какав омотач посједују посматране вансоларне планете.

До сада се углавном све сводило искључиво на њихово откривање, без могућности увида у детаље какви су заправо то свјетови.

Веб је посматрао и једно од најинтересантнијих тијела у Сунчевом систему - Сатурнов сателит Титан.

То је једини мјесец у Сунчевом систему са густом атмосфером и за сада једино тијело осим Земље које има ријеке, језера и мора. Његовом површином не тече вода већ метан, а сама атмосфера је густа и потпуно заклања површину планете. НАСА-ина летјелица Хајгенс 2005. године се пробила кроз ове облаке и слетјела на површину овог филмски спектакуларног мјесеца.
Годинама чекана инфрацрвена камера Веба је моћан алат, јер даје увид кроз густу атмосферу Титана и може детектовати свијетле и тамне мрље на површини. Ови снимци пружају информације о сложеним гасовима у његовој атмосфери а можда ће дати и одговор зашто је и како Титан једини мјесец у Сунчевом систему са густом атмосфером.

Но, нека открића која је Веб направио у претходних годину дана су сасвим случајна. Тако је калибрисањем МИРИ инфрацрвеног инструмента који се налази на телескопу у прегледима снимака случајно откривен астероид величине 100-200м. Ово је најмањи објекат који је телескоп открио до сада јер он у суштини није ни намијењен за гледање тако ситних тијела. Астероид је октирвен унутар главног астероидног појаса који се налази између Марса и Јупитера.

Откривање малих астероида (чак и величине од 2 м) у близини Земље није ништа ново, али овај је откривен на удаљености већој од 100 милиона километара што отвара потпуно нову могућност истраживања која раније нису ни планирана.

После неколико спектакуларних слика Нептуна, Веб је направио квалитетну слику још једног леденог гиганта Сунчевог система, планете Уран. Слика приказује и много мање познате прстенове (у односу на фотогенични Сатурн) које има ова планета, као и свијетле карактеристике атмосфере Урана. Веб је успио да детектује и најслабије, прашњаве прстенове, које су прије њега снимиле само летјелица Војаџер 2 (у односу на Веб прошао изузетно близу планете) и опсерваторија Кек са оптиком адаптираном управо за таква посматрања.

Уран је јединствено тијело у Сунчевом систему: уз Венеру једини кружи око Сунца у супротном смјеру од осталих шест планета и то под углом од 97 степени у односу на раван своје орбите. Ово је вјероватно последица давнашњег судара са планетом величине Земље која га је „оборила на бок“ и сада изгледа као да кружи у „лежећем“ положају.

Ово резултира екстемним годишњим добима јер су полови планете по 42 године на Сунцу или исто толико у мраку. Тренутно, Веб види сјеверни пол на ком је касно прољеће и то се већ може поредити са подацима које је дао Војаџер 2 који је снимио ову планету 1986. године када је на сјеверној полулопти било љето. За разлику од снимака Војаџера чија је камера видјела плаво-зелену куглу која је била скоро безначајна на видљивим таласним дужинама, Веб са камерама у инфрацрвеном спектру даје много више детаља, показујући да је атмосфера овог дива изузетно динамична.

Уран има 13 познатих прстенова од којих је 11 видљиво на фотографији коју је направио Веб. Неки су толико свијетли да изгледа као да се спајају у један. Очекује се да ће Веб у наредним посматрањима моћи да детектује и преостала два прстена са додатним детаљима.

По први пут је потврђен гас, односно водена пара, око комете у главном астероидном појасу, што доказује да се вода из првобитног Сунчевог система може сачувати као лед у том региону. Раније се мислило да комете потичу само из Кајперовог појаса и Ортовог облака (иза орбите Нептуна) гдје је њихов лед могао бити сачуван због велике даљине од Сунца. Замрзнути материјал испарава како се тијела приближавају Сунцу и онда иза њих видимо оно што зовемо реп по чему се разликују од астероида.

Већ неко вријеме се претпостављало да би лед могао бити сачуван и у „топлом“ астероидном појасу (између Марса и Јупитера) али је све до појаве Веба то била недоказана претпоставка.

Међународни тим од 80 астронома из 10 земаља са Вебових снимака је открио и четири најстарије икада пронађене галаксије, од којих је најстарија настала само 320 милиона година након Великог праска, када је универзум био стар само 2% свог садашњег доба (13.8 милијарди година). Овај дио неба је телескоп Хабл посматрао преко 20 година али је увијек био ограничен у ономе што је могао да открије. Хабл углавном гледа у нама видљивом спектру, за разлику од Веба који има инфрацрвене “очи” које су кључне у откривању старих галаксија и звијезда услед феномена познатог као црвени помак.

Што је објекат у свемиру удаљенији од нас, то се брже креће од нас услед ширења свемира. То резултује да се таласна дужина његове свјетлости протеже до црвеног краја видљивог спектра. Свјетлост најудаљенијих објеката иде још даље, у инфрацрвено – што ми и Хабл не можемо видјети али Веб може.

Најновији рад који је објављен захваљујући снимцима телескопа Џејмс Веб сугерише да би по први пут могли имати доказ за постојање тамне материје. Она представља облик материје која не ступа у интеракцију са електромагнетним пољем, а то значи да нити апсорбује нити емитује електромагнетно зрачење те је стога тешко октрити. Ако рачунамо само материју, око 85% укупне количине у свемиру је тамна материја.

Ако се гледа маса-енергија онда тамна материја представља 27% док 68% чини форма звана тамна енергија, а нешто мање од 5% одпада на све оно што смо икада видјели: Земљу, планете, звијезде, галаксије. Џејмс Веб је снимио три кандидата за тамне звијезде, односно звијезде које би могле бити покретане честицама тамне материје умјесто нуклеарне фузије како функционишу “нормалне” звијезде.

Ове тијела су по претпоставкама веома бизаран тип звијезда: пречник им је око 10 астрономских јединица (АЈ - растојање од Земље до Сунца) и то су заправо надуване гигантске лопте које немају језгро. Релативно су хладна тијела и као таква идеална су за накупљање материјала на њих, те могу да нарасту до милион маса нашег Сунца, а да буду сјајне чак милијарду пута више.

Постојање тамних звијезда је дато као могућност у раду из 2007. године и тада се претпостављало да ће Џејмс Веб када почне са радом моћи да их детектује. Њихово постојање би сада могло да се потврди неутрино детекторима о којима је писано у једном од ранијих текстова, или индиректно са Черенковљевим телескопима који детектују гама зраке. Свакако, уколико се ово потврди, биће једно од већих открића астрономије у овом вијеку.

Подсјећања ради, телескоп Хабл је лансиран 1990. године и већ 33 године ради и представља главни прозор и најоштрије око људске цивилизације ка свемиру. Џејмс Веб је предвиђен са минималним оперативним вијеком од пет година али је прецизним маневрима приликом путовања до тачке Л2 направљена уштеда горива и животни вијек продужен на најмање 10 година.

За разлику од Хабла који лети на око 500 км изнад наших глава и који је сервисиран неколико пута од стране људске руке, Веб је далеко и неће бити могуће извршавати неке поправке и интервенције.

Ипак, остављен је прикључак и локација за пристајање неке летјелице која би му можда једног дана могла допунити гориво. С обзиром да је био итекако успјешан у првој години рада, у наредних десетак сигурно можемо очекивати још пуно нових и великих открића или потврда неких теорија.

Бројне екипе научника већ годинама чекају да добију оперативно вријеме на Вебу. У суштини, вријеме коришћења овог моћног телескопа би могао да добије свако ко убиједи стручне рецензенте да има квалитетну науку иза себе и да му Веб може помоћи. За први циклус посматрања су побједнички предлози изабрани и много прије него је Веб уопште лансиран.

Ускоро почиње други циклус посматрања, приликом ког свако од кандидата који је имао довољно убједљиве аргументе може “окренути“ телескоп ка пољу свог истраживања. Наравно, гомила података и материјала који је Веб снимио је доступна на интернету за слободну употребу и истраживања научних екипа из цијелог свијета и тај материјал ће се експлоатисати у деценијама које су пред нама.