Το τηλεσκόπιο Webb της NASA καταγράφει νέες απόψεις άστρων, γαλαξιών και του πρώιμου σύμπαντος

Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb της NASA έχει σχεδόν ανοίξει τα μάτια του και το σύμπαν είναι νέο– πιο μυστηριώδες, πιο όμορφο από τα όνειρα της ανθρωπότητας. Το μεγαλύτερο τηλεσκόπιο που πετάχτηκε ποτέ εκτοξεύτηκε στο βαθύ διάστημα την ημέρα των Χριστουγέννων του 2021. Η κύρια αποστολή του είναι να αποκαλύψει τη στιγμή που αστέρια και οι γαλαξίες αναφλέγονται για πρώτη φορά μετά τη μεγάλη έκρηξη. Πρόσφατα, ρίξαμε μια ματιά σε μερικές σαγηνευτικές εικόνες καθώς ο Webb κοιτάζει πίσω στην προέλευση των πάντων.

Αυτή είναι μια από τις πρώτες βαθιές καταδύσεις του Webb στον κόσμο — 250 ώρες εκθέσεων που διευρύνουν τη φαντασία.

Scott Pelley: Και όλες αυτές οι μικρές κουκκίδες είναι αστέρια;

Brant Robertson: Όλες αυτές οι μικρές κουκκίδες είναι γαλαξίες, μερικοί από τους οποίους είναι μεγαλύτεροι από τον δικό μας.

Ο αστροφυσικός Μπραντ Ρόμπερτσον μας πέταξε μέσα από 130 χιλιάδες γαλαξίες – οι μισοί που δεν έχουν ξαναδεί ποτέ πριν – τεράστιους στροβίλους δισεκατομμυρίων αστεριών ο καθένας, σε κάποιους αρέσει ο δικός μας γαλαξίας και άλλοι, λοιπόν, έξω από αυτόν τον κόσμο.

Brant Robertson: Ονομάζουμε αυτόν τον γαλαξία στο κέντρο της οθόνης κοσμικό τριαντάφυλλο. Απλά τυχαία, μοιάζει με ένα τριαντάφυλλο. Μπορείτε να δείτε αυτόν τον σκονισμένο κόκκινο ακανόνιστο γαλαξία.

Brant Robertson: Ξέρετε, το διάστημα είναι πιο γεμάτο από όσο νομίζετε, και στην πραγματικότητα οι γαλαξίες καταλήγουν να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Στην πραγματικότητα θα συγχωνευθούν. Λοιπόν, κάνω μεγέθυνση τώρα σε ένα ζευγάρι γαλαξιών που συγχωνεύονται, αλληλεπιδρώντας. Μπορείτε να δείτε ότι διαταράσσονται, επειδή η βαρύτητα ενός γαλαξία διώχνει τα αστέρια από τον άλλο γαλαξία.

Σκοτ Πέλλεϊ: Τρέχουν ο ένας τον άλλον.

Μπραντ Ρόμπερτσον: Σκέφτονται ο ένας τον άλλον.

Ο Robertson, από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Santa Cruz, βοηθά στην καθοδήγηση της πιο φιλόδοξης αποστολής του Webb, της προηγμένης βαθιάς εξωγαλαξιακής έρευνας.

Brant Robertson: Λοιπόν, ανακαλύψαμε τον πιο μακρινό γαλαξία στο σύμπαν, αυτόν που είναι ο πιο απομακρυσμένος από εμάς που γνωρίζουμε αυτήν τη στιγμή. Θα ήθελα να το μοιραστώ μαζί σας. Μπορώ να σας δείξω μερικές φωτογραφίες;

Scott Pelley: Παρακαλώ. Θα ήθελα πολύ να το δω.

Brant Robertson: Έτσι, καθώς κάνουμε μεγέθυνση, συνεχίζουμε, συνεχίζουμε, και τώρα αυτή η κόκκινη κηλίδα που βλέπετε εκεί, αυτός ο γαλαξίας, αυτός είναι ένας γαλαξίας. Αυτός ο γαλαξίας απέχει περισσότερο από 33 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά.

Scott Pelley: Πόσο καιρό μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, την αρχή του σύμπαντος, σχηματίστηκε αυτός ο γαλαξίας;

Brant Robertson: Είναι καταπληκτικό. Είναι μόλις 320 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Ο πιο μακρινός γαλαξίας μέχρι στιγμής, εκεί στα δεξιά, δεν μοιάζει πολύ, αλλά οι αστρονόμοι μπορούν να γεμίσουν σχολικά βιβλία αναλύοντας το φάσμα του φωτός του.

Brant Robertson: Έτσι μπορούμε να μετρήσουμε πράγματα όπως το πόσο γρήγορα σχηματίζει αστέρια. Μπορούμε να μετρήσουμε την ποσότητα των αστεριών στον γαλαξία. Γνωρίζουμε το μέγεθος, γιατί ξέρουμε πόσο μακριά είναι. Και γνωρίζουμε την τυπική ηλικία των αστεριών στον γαλαξία. Έτσι, ξέρουμε πολλά.

Ο παλαιότερος γαλαξίας μέχρι στιγμής, σχηματίστηκε όταν το σύμπαν ήταν 2 τοις εκατό της τρέχουσας ηλικίας του. Και ο μωρός γαλαξίας άναψε αστέρια με έξαλλο ρυθμό.

Brant Robertson: Είναι σαν κολίβριο. Ξέρετε, ο καρδιακός παλμός αυτού του γαλαξία είναι τόσο γρήγορος.

Scott Pelley: Τι εννοείς με αυτό;

Brant Robertson: Λοιπόν, αυτός ο γαλαξίας σχηματίζει αστέρια περίπου με τον ρυθμό του Γαλαξία μας, παρόλο που έχει 100 φορές μικρότερη μάζα. Έτσι είναι πραγματικά σαν ένα κολίβριο, ο καρδιακός παλμός αυτού του γαλαξία είναι ανυπόφορος.

Περισσότερες από λίγες ανθρώπινες καρδιές έτρεχαν το 2021 καθώς το Παρατηρητήριο 10 δισεκατομμυρίων δολαρίων έτοιμη για εκτόξευση.

Νωρίτερα εκείνο το έτος ήμασταν από τους τελευταίους που είδαμε το Webb στην Καλιφόρνια προτού αναδιπλωθεί σε ένα μύτη πλάτους 15 ποδιών.

Scott Pelley: Λοιπόν, κατά κάποιο τρόπο, αυτό είναι πολύ μεγαλύτερο από ό,τι φανταζόμουν.

Είκοσι πέντε χρόνια στα σκαριά, ο Webb πήρε το όνομά του από έναν πρώιμο διαχειριστή της NASA. Η μηχανικός της Northrop Grumman, Amy Lo, μας έδειξε, κάτω, την ασημί αντηλιακή ασπίδα, μεγάλη σαν γήπεδο τένις και 21 πόδια επίχρυσοι καθρέφτες για συλλογή φωτός.

Scott Pelley: Υπάρχουν 18 από αυτούς τους εξαγωνικούς καθρέφτες. Αλλά όταν τα διπλώνεις, λειτουργούν όλα μαζί ως ένας καθρέφτης;

Amy Lo: Αυτό είναι σωστό. Και οι 18 εικόνες θα σχηματίσουν μια πολύ ωραία, συμπαγή εικόνα.

Ο Γουέμπ σηκώθηκε με έναν ευρωπαϊκό πύραυλο σε μια τροχιά γύρω από τον ήλιο, ένα εκατομμύριο μίλια μακριά. Για να προετοιμαστούν για παρατηρήσεις, οι μηχανικοί χρησιμοποίησαν ένα αστέρι για να ευθυγραμμίσουν αυτούς τους καθρέφτες. Αλλά η εικόνα ήταν διάστικτη με κάτι που έμοιαζε με τεχνουργήματα ψηφιακού θορύβου – κάτι που ανάγκασε μια πιο προσεκτική ματιά.

Matt Mountain: Αυτά δεν ήταν αντικείμενα από τον ανιχνευτή. Δεν ήταν παράξενα αστέρια. Όλος ο ουρανός ήταν γεμάτος γαλαξίες. Δεν υπήρχε άδειος ουρανός. Και τότε ήταν που είπα, «Αυτό το τηλεσκόπιο θα είναι εκπληκτικό».

Ο Matt Mountain ηγείται των επιχειρήσεων του Webb ως πρόεδρος της Ένωσης Πανεπιστημίων για Έρευνα στην Αστρονομία.

Scott Pelley: Δεν υπάρχει άδειος ουρανός; Τι εννοείτε με αυτό;

Matt Mountain: Σχεδόν σε κάθε εικόνα που τραβάμε τώρα, βλέπουμε γαλαξίες παντού. Εννοώ, βγάλαμε μια απλή φωτογραφία ενός πλανήτη στο δικό μας σύστημα, τον Ποσειδώνα. Ξέρετε, ήταν αυτή η όμορφη σφαίρα που καθόταν εκεί και είδαμε μερικά δαχτυλίδια. Στο βάθος πάλι οι γαλαξίες. Μας λέει ότι το σύμπαν μας είναι γεμάτο με γαλαξίες. Το γνωρίζαμε θεωρητικά, αλλά όταν βγαίνεις στον νυχτερινό ουρανό, συνηθίζουμε να λέμε, “Λοιπόν, κοίτα ψηλά στον νυχτερινό ουρανό, βλέπουμε αυτά τα αστέρια”. Δεν μπορούμε πλέον να το πούμε αυτό. Τώρα πρέπει να πούμε: «Κοιτάξτε ψηλά στον νυχτερινό ουρανό και υπάρχουν γαλαξίες παντού».

Scott Pelley: Το ονομάζουμε διάστημα γιατί πιστεύαμε ότι δεν υπήρχε τίποτα εκεί έξω.

Matt Mountain: Δεν υπάρχει άδειος ουρανός με τον James Webb. Αυτό έχουμε ανακαλύψει.

Ο Matt Mountain λέει ότι ο Webb είναι μια υπενθύμιση του πόσα δεν γνωρίζουμε. Για παράδειγμα, οι γαλαξίες απομακρύνονται ορμητικά ο ένας από τον άλλο με ολοένα και μεγαλύτερη ταχύτητα, αψηφώντας τη βαρύτητα. Δεν βγάζει νόημα. Έτσι οι επιστήμονες συμπεραίνουν ότι πρέπει να υπάρχουν αόρατα στοιχεία στη δουλειά. Τα ονομάζουν σκοτεινή ενέργεια και σκοτεινή ύλη.

Matt Mountain: Και όποτε ακούτε τον όρο «σκοτεινή ενέργεια» ή «σκοτεινή ύλη», αυτό σημαίνει ότι δεν ξέρουμε τι είναι. Δεν είμαστε τόσο ευφάνταστοι. Αλλά είναι μια δύναμη, είναι το 95% του σύμπαντος μας. Και δεν έχουμε ιδέα τι είναι.

Scott Pelley: Περιμένετε ένα λεπτό, το 95% του σύμπαντός μας αποτελείται από σκοτεινή ενέργεια και σκοτεινή ύλη και δεν ξέρουμε τι είναι;

Matt Mountain: Σωστό. Είμαστε τυχεροί αν καταλαβαίνουμε ακόμη και το 4% του σύμπαντός μας σήμερα. Η αστρονομία είναι ένας πολύ ταπεινός κλάδος.

Ταπεινός αλλά, με τον Γουέμπ…

…επίσης συναρπαστικό.

Αυτός είναι ο αστρονόμος Dan Milisavljevic από το Πανεπιστήμιο Purdue, αστραφτερός και συνομιλεί με έναν συνάδελφό του.

Ακόμη και ο Wilbur, ο οποίος δεν είναι αστρονόμος, προσπάθησε να δει τι ήταν ο ενθουσιασμός. Οι μελέτες Milisavljevic εξερράγησαν αστέρια που ήταν οι φούρνοι που σφυρηλάτησαν τα πρώτα βαριά στοιχεία από έναν κόσμο απλού ηλίου και υδρογόνου.

Dan Milisavljevic: Κάθε φορά που υπάρχει μια έκρηξη σουπερνόβα, παράγει τις πρώτες ύλες για τη ζωή. Ο σίδηρος στο αίμα μας, το ασβέστιο στα οστά μας, το οξυγόνο που αναπνέουμε, (ειπνέουμε) αγαπάμε αυτό το οξυγόνο, όλα αυτά που κατασκευάζονται στις εκρήξεις σουπερνόβα.

Scott Pelley: Ο αείμνηστος αστρονόμος, Carl Sagan, συνήθιζε να λέει, «Είμαστε όλοι φτιαγμένοι από αστέρια».

Dan Milisavljevic: Αυτό ακριβώς είναι.

Ο Webb αποκαλύπτει πρωτόγνωρες λεπτομέρειες στο κέντρο αυτών των εκρήξεων.

Dan Milisavljevic: Και σε αυτό είναι πιο ευαίσθητο ο Webb για τους σκοπούς μας, κατανοώντας τι συμβαίνει μέσα στην έκρηξη που δεν μπορούσαμε να δούμε πριν, επειδή βγαίνει μόνο στο υπέρυθρο φως.

Το υπέρυθρο φως είναι αυτό που έχει σχεδιαστεί για να βλέπει ο Webb. Όπως μια κάμερα νυχτερινής όρασης, το τηλεσκόπιο είναι ευαίσθητο στην ακτινοβολία θερμότητας, η οποία είναι το μόνο που μένει από το φως που φτάνει σε εμάς από την αυγή του χρόνου. Το πρόβλημα είναι ότι το υπέρυθρο είναι αόρατο στο ανθρώπινο μάτι.

Scott Pelley: Όταν ανασύρετε για πρώτη φορά τα δεδομένα Webb, πώς φαίνεται;

Joe DePasquale: Ουσιαστικά, μοιάζει με κενή οθόνη.

Η Alyssa Pagan και ο Joe DePasquale είναι αστρονόμοι και επιστημονικοί απεικονιστές για το Επιστημονικό Ινστιτούτο του Διαστημικού Τηλεσκοπίου. Έτσι μοιάζει μια εικόνα υπερύθρων Webb έως ότου ταιριάξουν το γεμάτη δεδομένα σκοτάδι με χρώματα θαύματος.

Joe DePasquale: Παίρνουμε λοιπόν αυτά τα μεγαλύτερα μήκη κύματος υπέρυθρου φωτός και δίνουμε σε αυτά τα κόκκινα χρώματα. Τα επόμενα, μικρότερα μήκη κύματος θα είναι πράσινο, και στη συνέχεια τα μικρότερα μήκη κύματος που παίρνουμε από το Webb χρωματίζονται μπλε. Και έτσι, ακριβώς όπως λειτουργούν τα μάτια μας, παίρνουμε αυτά τα τρία κανάλια χρώματος, τα συνδυάζουμε μαζί για να δημιουργήσουμε τις έγχρωμες εικόνες που βλέπουμε από το Webb.

Μεταξύ των αγαπημένων τους εικόνων είναι αυτό το σμήνος αστεριών με το όχι και τόσο θαυμαστό όνομα — NGC 346. Κοσμική σκόνη σμιλεμένη σε κυματισμούς από τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των άστρων και του Νεφελώματος Ταραντούλα, ένα νηπιαγωγείο γέννησης αστεριών σε φόντο γαλαξιών.

Scott Pelley: Μου φαίνεται ότι είστε οι δύο πρώτοι άνθρωποι που είδαν αυτές τις εικόνες στην ανθρώπινη ιστορία.

Joe DePasquale: Είναι μεγάλη τιμή.

Alyssa Pagan: Ναι. Είναι μεγάλη τιμή και σου κάνει το μυαλό κάθε φορά.

Θα υπάρξουν πολλές συγκλονιστικές αποκαλύψεις. Ο Webb είναι ήδη ο πρώτος που ανακάλυψε διοξείδιο του άνθρακα στον ουρανό ενός πλανήτη 700 έτη φωτός μακριά. Θα συνεχίσει να αναζητά πλανήτες με ατμόσφαιρες που θα μπορούσαν να υποστηρίξουν ζωή.

Στην άλλη άκρη της χρονικής κλίμακας, η αστροφυσικός Erica Nelson από το Πανεπιστήμιο του Κολοράντο, Boulder πιστεύει ότι η ομάδα της μπορεί να έκανε μια ανακάλυψη που λέει ότι θα έσπασε τη θεωρία για το πώς σχηματίστηκε το πρώιμο σύμπαν.

Erica Nelson: Είτε αυτό είναι λάθος, είτε αυτή είναι μια τεράστια ανακάλυψη, και πιστεύουμε ότι είναι μια τεράστια ανακάλυψη.

Απαιτούνται περισσότερες παρατηρήσεις, αλλά ο Νέλσον ερευνά ποιοι μπορεί να είναι πέντε γιγάντιοι γαλαξίες που φαίνεται να έχουν σχηματιστεί πολύ γρήγορα μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Εάν επιβεβαιωθούν, η αστρονομία μπορεί να χρειαστεί να αναθεωρήσει το χρονοδιάγραμμα του σχηματισμού των γαλαξιών.

Erica Nelson: Και αυτό είναι το πιο συναρπαστικό κομμάτι αυτού, αυτού του τηλεσκοπίου, αυτού του αξιοσημείωτου οργάνου που έχουμε βάλει στο διάστημα, είναι η εύρεση πραγμάτων που δεν περιμέναμε, που δεν μπορούμε να εξηγήσουμε. Γιατί αυτό σημαίνει ότι πρέπει να αναθεωρήσουμε την κατανόησή μας για το σύμπαν.

Ο Brant Robertson, ο οποίος μας έδειξε τον παλαιότερο γαλαξία που βρέθηκε μέχρι στιγμής από το τηλεσκόπιο James Webb, μας είπε ότι το ρεκόρ για τον παλαιότερο δεν θα κρατήσει πολύ.

Scott Pelley: Πόσο πίσω μπορείτε να πάτε στις απαρχές του σύμπαντος;

Brant Robertson: Λοιπόν, το JWST είναι τόσο εκπληκτικό που αν αφιερώσετε αρκετό χρόνο, θα μπορούσατε πιθανώς να βρείτε οποιονδήποτε γαλαξία που σχηματίστηκε ποτέ στο σύμπαν. Είναι πραγματικά τόσο δυνατό.

Scott Pelley: Θα χωριστεί η ιστορία της αστρονομίας μεταξύ πριν από τον Webb και μετά τον Webb;

Matt Mountain: Ναι. Πιστεύω ότι θα είναι.

Ο Matt Mountain, ο οποίος διαχειρίζεται τις επιχειρήσεις Webb, μας είπε ότι το αστεροσκοπείο μπορεί να διαρκέσει έως και 25 χρόνια, ίσως αρκετά για να κατανοήσει το χώρο και το χρόνο και την προέλευση της ζωής.

Matt Mountain: Βλέπουμε ένα σύμπαν που δεν έχουμε ξαναδεί. Νομίζαμε ότι ήταν εκεί, ελπίζαμε ότι ήταν εκεί, αλλά τώρα το βλέπουμε για πρώτη φορά.

Παραγωγή: Aaron Weisz. Αναπληρωτής παραγωγός, Ian Flickinger. Συνεργάτης εκπομπής, Μισέλ Καρίμ. Επιμέλεια: Michael Mongulla.