INFRACRVENI POGLED

Godinu dana rada teleskopa Džejms Veb

Prošla je prva godina rada jednog do najskupljih i najkompleksnijih projekata u istoriji istraživanja svemira. Teleskop Džejms Veb je zvanično počeo sa radom u julu prošle godine i može se reći da je za sada ispunio velika očekivanja koja su bila postavljena pred mašinu za čiju realizaciju je bilo potrebno preko 30 godina.

Piše:Vidi sve kolumne

O samom teleskopu i njegovim tehničkim mogućnostima u poređenju sa prethodnikom Hablom je bilo već dovoljno članaka i tekstova tokom prošle godine. Veb predstavlja najveći i najmoćniji teleskop koji je lansiran u svemir i „parkiran“ je u Langranžeovoj tački L2, udaljen 1.5 milion kilometara od Zemlje.

“Parkiran“ je slikovit izraz, jer teleskop zapravo kruži zajedno sa Zemljom oko Sunca, ali sa druge strane, odnosno Zemlja ga zaklanja i omogućava mu nesmetan rad i bolje rezultate u odnosu na Habl koji je kružio oko Zemlje i samim tim bio izložen Suncu.

Jedan od prvih konkretnih rezultata je bilo posmatranje planete veličine Saturna, koja kruži u orbiti koja je uža od Merkurove, oko zvijezde udaljene 700 svjetlosnih godina od nas.

Vebovi osjetljivi instrumenti otkrili su mnoštvo sadržaja u atmosferi ove planete, uključujući vodu, sumpor dioksid, ugljen monoksid, natrijum i kalijum. Sa druge strane, posmatranjem stjenovite planete u našem relativnom komšiluku, sistemu TRAPPIST-1 došlo se do zaključka da planeta uopšte nema atmosferu ili je jako tanka. Ovdje neće biti kraj istraživanja ovog sistema jer oko te zvijezde kruži još šest planeta koje imaju sličan sastav kao Zemlja.

Ovo su neki od glavnih zadataka koji će teleskop imati u narednim godinama, jer za razliku od svojih prethodnika može da detektuje i razloži kakav omotač posjeduju posmatrane vansolarne planete.

Do sada se uglavnom sve svodilo isključivo na njihovo otkrivanje, bez mogućnosti uvida u detalje kakvi su zapravo to svjetovi.

Veb je posmatrao i jedno od najinteresantnijih tijela u Sunčevom sistemu - Saturnov satelit Titan.

To je jedini mjesec u Sunčevom sistemu sa gustom atmosferom i za sada jedino tijelo osim Zemlje koje ima rijeke, jezera i mora. Njegovom površinom ne teče voda već metan, a sama atmosfera je gusta i potpuno zaklanja površinu planete. NASA-ina letjelica Hajgens 2005. godine se probila kroz ove oblake i sletjela na površinu ovog filmski spektakularnog mjeseca.

604708

Titan je drugi po veličini satelit u Sunčevom sistemu, veći i od planete Merkur (Foto: NASA, ESA, CSA, A. Pagan (STScI), JWST Titan GTO Team))

Godinama čekana infracrvena kamera Veba je moćan alat, jer daje uvid kroz gustu atmosferu Titana i može detektovati svijetle i tamne mrlje na površini. Ovi snimci pružaju informacije o složenim gasovima u njegovoj atmosferi a možda će dati i odgovor zašto je i kako Titan jedini mjesec u Sunčevom sistemu sa gustom atmosferom.

No, neka otkrića koja je Veb napravio u prethodnih godinu dana su sasvim slučajna. Tako je kalibrisanjem MIRI infracrvenog instrumenta koji se nalazi na teleskopu u pregledima snimaka slučajno otkriven asteroid veličine 100-200m. Ovo je najmanji objekat koji je teleskop otkrio do sada jer on u suštini nije ni namijenjen za gledanje tako sitnih tijela. Asteroid je oktirven unutar glavnog asteroidnog pojasa koji se nalazi između Marsa i Jupitera.

Otkrivanje malih asteroida (čak i veličine od 2 m) u blizini Zemlje nije ništa novo, ali ovaj je otkriven na udaljenosti većoj od 100 miliona kilometara što otvara potpuno novu mogućnost istraživanja koja ranije nisu ni planirana.

Posle nekoliko spektakularnih slika Neptuna, Veb je napravio kvalitetnu sliku još jednog ledenog giganta Sunčevog sistema, planete Uran. Slika prikazuje i mnogo manje poznate prstenove (u odnosu na fotogenični Saturn) koje ima ova planeta, kao i svijetle karakteristike atmosfere Urana. Veb je uspio da detektuje i najslabije, prašnjave prstenove, koje su prije njega snimile samo letjelica Vojadžer 2 (u odnosu na Veb prošao izuzetno blizu planete) i opservatorija Kek sa optikom adaptiranom upravo za takva posmatranja.

604714

Na desnoj strani se vidi svijetla polarna kapa koja je okrenuta ka Suncu (Foto: NASA, ESA, CSA, STScI, J. DePasquale))

Uran je jedinstveno tijelo u Sunčevom sistemu: uz Veneru jedini kruži oko Sunca u suprotnom smjeru od ostalih šest planeta i to pod uglom od 97 stepeni u odnosu na ravan svoje orbite. Ovo je vjerovatno posledica davnašnjeg sudara sa planetom veličine Zemlje koja ga je „oborila na bok“ i sada izgleda kao da kruži u „ležećem“ položaju.

Ovo rezultira ekstemnim godišnjim dobima jer su polovi planete po 42 godine na Suncu ili isto toliko u mraku. Trenutno, Veb vidi sjeverni pol na kom je kasno proljeće i to se već može porediti sa podacima koje je dao Vojadžer 2 koji je snimio ovu planetu 1986. godine kada je na sjevernoj polulopti bilo ljeto. Za razliku od snimaka Vojadžera čija je kamera vidjela plavo-zelenu kuglu koja je bila skoro beznačajna na vidljivim talasnim dužinama, Veb sa kamerama u infracrvenom spektru daje mnogo više detalja, pokazujući da je atmosfera ovog diva izuzetno dinamična.

Uran ima 13 poznatih prstenova od kojih je 11 vidljivo na fotografiji koju je napravio Veb. Neki su toliko svijetli da izgleda kao da se spajaju u jedan. Očekuje se da će Veb u narednim posmatranjima moći da detektuje i preostala dva prstena sa dodatnim detaljima.

Po prvi put je potvrđen gas, odnosno vodena para, oko komete u glavnom asteroidnom pojasu, što dokazuje da se voda iz prvobitnog Sunčevog sistema može sačuvati kao led u tom regionu. Ranije se mislilo da komete potiču samo iz Kajperovog pojasa i Ortovog oblaka (iza orbite Neptuna) gdje je njihov led mogao biti sačuvan zbog velike daljine od Sunca. Zamrznuti materijal isparava kako se tijela približavaju Suncu i onda iza njih vidimo ono što zovemo rep po čemu se razlikuju od asteroida.

Već neko vrijeme se pretpostavljalo da bi led mogao biti sačuvan i u „toplom“ asteroidnom pojasu (između Marsa i Jupitera) ali je sve do pojave Veba to bila nedokazana pretpostavka.

Međunarodni tim od 80 astronoma iz 10 zemalja sa Vebovih snimaka je otkrio i četiri najstarije ikada pronađene galaksije, od kojih je najstarija nastala samo 320 miliona godina nakon Velikog praska, kada je univerzum bio star samo 2% svog sadašnjeg doba (13.8 milijardi godina). Ovaj dio neba je teleskop Habl posmatrao preko 20 godina ali je uvijek bio ograničen u onome što je mogao da otkrije. Habl uglavnom gleda u nama vidljivom spektru, za razliku od Veba koji ima infracrvene “oči” koje su ključne u otkrivanju starih galaksija i zvijezda usled fenomena poznatog kao crveni pomak.

Što je objekat u svemiru udaljeniji od nas, to se brže kreće od nas usled širenja svemira. To rezultuje da se talasna dužina njegove svjetlosti proteže do crvenog kraja vidljivog spektra. Svjetlost najudaljenijih objekata ide još dalje, u infracrveno – što mi i Habl ne možemo vidjeti ali Veb može.

Najnoviji rad koji je objavljen zahvaljujući snimcima teleskopa Džejms Veb sugeriše da bi po prvi put mogli imati dokaz za postojanje tamne materije. Ona predstavlja oblik materije koja ne stupa u interakciju sa elektromagnetnim poljem, a to znači da niti apsorbuje niti emituje elektromagnetno zračenje te je stoga teško oktriti. Ako računamo samo materiju, oko 85% ukupne količine u svemiru je tamna materija.

Ako se gleda masa-energija onda tamna materija predstavlja 27% dok 68% čini forma zvana tamna energija, a nešto manje od 5% odpada na sve ono što smo ikada vidjeli: Zemlju, planete, zvijezde, galaksije. Džejms Veb je snimio tri kandidata za tamne zvijezde, odnosno zvijezde koje bi mogle biti pokretane česticama tamne materije umjesto nuklearne fuzije kako funkcionišu “normalne” zvijezde.

604717

Tri novootkrivena kandidata za tamne zvijezde ((Foto: NASA/ESA))

Ove tijela su po pretpostavkama veoma bizaran tip zvijezda: prečnik im je oko 10 astronomskih jedinica (AJ - rastojanje od Zemlje do Sunca) i to su zapravo naduvane gigantske lopte koje nemaju jezgro. Relativno su hladna tijela i kao takva idealna su za nakupljanje materijala na njih, te mogu da narastu do milion masa našeg Sunca, a da budu sjajne čak milijardu puta više.

Postojanje tamnih zvijezda je dato kao mogućnost u radu iz 2007. godine i tada se pretpostavljalo da će Džejms Veb kada počne sa radom moći da ih detektuje. Njihovo postojanje bi sada moglo da se potvrdi neutrino detektorima o kojima je pisano u jednom od ranijih tekstova, ili indirektno sa Čerenkovljevim teleskopima koji detektuju gama zrake. Svakako, ukoliko se ovo potvrdi, biće jedno od većih otkrića astronomije u ovom vijeku.

Podsjećanja radi, teleskop Habl je lansiran 1990. godine i već 33 godine radi i predstavlja glavni prozor i najoštrije oko ljudske civilizacije ka svemiru. Džejms Veb je predviđen sa minimalnim operativnim vijekom od pet godina ali je preciznim manevrima prilikom putovanja do tačke L2 napravljena ušteda goriva i životni vijek produžen na najmanje 10 godina.

Za razliku od Habla koji leti na oko 500 km iznad naših glava i koji je servisiran nekoliko puta od strane ljudske ruke, Veb je daleko i neće biti moguće izvršavati neke popravke i intervencije.

Ipak, ostavljen je priključak i lokacija za pristajanje neke letjelice koja bi mu možda jednog dana mogla dopuniti gorivo. S obzirom da je bio itekako uspješan u prvoj godini rada, u narednih desetak sigurno možemo očekivati još puno novih i velikih otkrića ili potvrda nekih teorija.

Brojne ekipe naučnika već godinama čekaju da dobiju operativno vrijeme na Vebu. U suštini, vrijeme korišćenja ovog moćnog teleskopa bi mogao da dobije svako ko ubijedi stručne recenzente da ima kvalitetnu nauku iza sebe i da mu Veb može pomoći. Za prvi ciklus posmatranja su pobjednički predlozi izabrani i mnogo prije nego je Veb uopšte lansiran.

Uskoro počinje drugi ciklus posmatranja, prilikom kog svako od kandidata koji je imao dovoljno ubjedljive argumente može “okrenuti“ teleskop ka polju svog istraživanja. Naravno, gomila podataka i materijala koji je Veb snimio je dostupna na internetu za slobodnu upotrebu i istraživanja naučnih ekipa iz cijelog svijeta i taj materijal će se eksploatisati u decenijama koje su pred nama.