Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba rejestruje podczerwień, czyli fale elektromagnetyczne, których nasze oko nie widzi. Już to powoduje, że obrazy, które przysyła to urządzenie, są bardzo wartościowe, bo uzupełniają obraz, jaki dostarczają teleskopy optyczne i inne. To tak, jak gdyby na ten sam obiekt spoglądać przez mikroskop optyczny i elektronowy. Ten drugi dostarczy obraz dużo wyraźniejszy, ukaże więcej szczegółów. Ale to nie wszystko. Obrazy z mikroskopu elektronowego i optycznego powstają zupełnie inaczej, a same urządzenia wykorzystują inne zjawiska fizyczne. W efekcie otrzymujemy znacznie więcej informacji niż wtedy, gdyby na ten sam obiekt spoglądać przez dwa różne mikroskopy optyczne albo dwa różne elektronowe. Podobnie jest z teleskopami. Niektóre rejestrują w widmie mikrofal, fal radiowych czy promieni X. Inne w podczerwieni, ultrafiolecie czy widmie widzialnym. Niektóre długości fal elektromagnetycznych świadczą o dużej aktywności jakiegoś obszaru, inne są zatrzymywane w chmurach kosmicznego pyłu, jeszcze inne przechodzą przez nie bez szwanku. Chcąc mieć pełny zakres informacji, warto na ten sam obiekt spoglądać przez różne urządzenia.

Dodatkowo warto pamiętać, że teleskop Webba jest wyjątkowy z powodu swojej wielkości. Jego zwierciadło ma ponad 6 metrów. Dla porównania – zwierciadło teleskopu Hubble’a ma ponad 2 metry. Już samo to powoduje, że Webb będzie widział wyraźniej obiekty, które są bardzo daleko, i/lub te, które emitują słabe światło. Widząc dalej, będzie zaglądał dalej w przeszłość. Takie były założenia dotyczące tego teleskopu i taka okazała się rzeczywistość. Już pierwsze udostępnione przez NASA zdjęcie pokazało możliwości tego urządzenia. Na zdjęciu widać bowiem obiekty, które znajdują się 13 miliardów lat świetlnych od nas. Żaden teleskop w przeszłości nie był w stanie zaglądać tak daleko. Obiekt, który jest oddalony od nas o 13 mld lat świetlnych, widzimy takim, jaki był 13 miliardów lat temu, a więc zaledwie miliard lat po Wielkim Wybuchu. Jak dzisiaj wygląda coś, co widzimy sprzed 13 mld lat? Nie wiemy. Być może tych obiektów już nie ma. Dowiemy się o tym… za 13 mld lat.

Po kolejnych dwóch dniach NASA pokazała kolejne zdjęcia. Obiegły one wszystkie światowe serwisy informacyjne, ale to tylko pokaz możliwości Webba, a nie badania naukowe. Te rozpoczną się już za chwilę. Będą oczywiście pełne spektakularnych obrazów, ale to nie dla obrazów, kolorowych, ostrych i ciekawych, takie teleskopy budujemy. Tak potężne (jeżeli chodzi o możliwości) urządzenia konstruuje się po to, by dostarczały danych naukowych. Obrazy to jedynie ich reprezentacja, a nie cel sam w sobie. Warto o tym pamiętać, by nie pomyśleć, że oto mamy w kosmosie bardzo drogi aparat fotograficzny, który służy do robienia ładnych zdjęć. Ma on badać gwiazdy i całe galaktyki. Nie tylko to, jak wyglądają one dzisiaj, ale przede wszystkim ich ewolucję. Ma zająć się także poszukiwaniem pozasłonecznych planet. Ma możliwości badania składu ich atmosfery. Ma w końcu robić pomiary w obszarach na samym brzegu znanego nam wszechświata, w obszarach, na które wcześniej nikt nie zaglądał. Co tam znajdzie? Trudno powiedzieć. Zanim to wszystko jednak nastąpi, zanim program naukowy na dobre się rozpocznie, Webb przysłał kilka zdjęć. Tym pierwszym pochwalił się w Białym Domu prezydent USA Joe Biden. Co ono przedstawiało?

Gromada galaktyk SMACS 0723

To zdjęcie ukazuje gromadę galaktyk, która znajduje się około 5 mld lat świetlnych od nas. Każda z widocznych na tym zdjęciu kropek jest nie gwiazdą, tylko osobną galaktyką, w której są setki miliardów gwiazd. I być może setki miliardów planet.

Gromadę SMACS 0723 wcześniej już fotografowano, ale nigdy jej zdjęcie nie było tak wyraźne. Ale to niejedyna wartość zdjęcia zrobionego przez teleskop Webba. W tle wspomnianej gromady widoczne są blade obiekty, które znajdują się znacznie dalej. Niektóre z nich oddalone są od nas o 13 mld lat świetlnych. Tak dalekich obiektów nie udawało się dotychczas uchwycić żadnemu urządzeniu. Teleskop Webba nie tylko je sfotografował, ale także mógł przeanalizować ich światło, dając informację o tym, z czego się składają. Chodzi o konkretne pierwiastki, z których tamten świat był zbudowany. Był, bo już nie jest. Tamtych galaktyk już nie ma, a fotografowanie dalekich obiektów kosmicznych, to – dosłownie – zaglądanie w przeszłość.

Kwintet Stephana

Choć galaktyki te wyglądają tak, jak gdyby znajdowały się tuż obok siebie, w rzeczywistości dzielą je setki milionów lat świetlnych. Obiekty te były w przeszłości wielokrotnie fotografowane, ale nigdy z taką dokładnością. Najbliższa nam galaktyka to ta, która na zdjęciu znajduje się z lewej strony (jest około 40 mln lat świetlnych od nas). Jej zdjęcie jest tak dokładne, że gdyby się bliżej przyjrzeć, można by ujrzeć pojedyncze gwiazdy wchodzące w jej skład. Na zdjęciu widać też dwie galaktyki, które są z sobą jak gdyby połączone (dwie środkowe). I rzeczywiście, te galaktyki zderzają się z sobą. Może się to wydawać nieco abstrakcyjne, ale kosmiczne zderzenia tego typu mogą trwać dziesiątki milionów lat. Naukowcy chętnie badają takie procesy, bo nasza galaktyka, Drogi Mlecznej, także powstała w wyniku kolizji dwóch mniejszych galaktyk. Obserwacje zderzających się galaktyk pomagają nam zrozumieć świat, w którym sami żyjemy.

Mgławica Pierścień Południowy

To jeden z najbliższych obiektów, jakie dotychczas sfotografował teleskop Webba. Mgławica widoczna na zdjęciu znajduje się 7,5 tysiąca lat świetlnych od nas. To pozostałość po wybuchu gwiazdy, zresztą resztki tego ciała niebieskiego widać jeszcze w centralnej części mgławicy. Za to zewnętrzne jej warstwy poruszają się na zewnątrz z prędkością ponad 50 tysięcy kilometrów na godzinę.

Zdjęcie to jest wynikiem nałożenia na siebie kilku fotografii tego samego obiektu. Wszystkie one zostały wykonane przez teleskop Webba, ale w różnych długościach fali. To standardowe postępowanie astronomów, dzięki któremu o konkretnym obiekcie można dowiedzieć się znacznie więcej, niż gdyby go fotografować tylko w falach o jednej długości. Każda długość fali jest bowiem charakterystyczna dla konkretnego rodzaju procesów i ukazuje inne szczegóły.

Planeta WASP-96b

Choć kosmiczny teleskop kojarzy się raczej ze zdjęciami bardzo dalekich, a przez to bardzo dużych obiektów, teleskopy wyniesione w przestrzeń często fotografują także tak niewielkie obiekty jak planety czy księżyce. Teleskop Webba nie będzie wyjątkiem. Na jednym z pierwszych nadesłanych przez niego zdjęć znajduje się planeta pozasłoneczna WASP-96b. Tutaj nie zdjęcie jest jednak najważniejsze, tylko pomiar parametrów atmosfery planety. Na tej planecie teleskop odkrył bowiem ślady wody. Najpewniej znajduje się tam ona w postaci chmur. Skąd Webb ma te informacje? Bo potrafi analizować światło, którego źródłem jest gwiazda, wokół której planeta krąży; światło, które od planety się odbija i zostaje zarejestrowane przez teleskop. Analiza takiego odbitego światła pozwala wyciągnąć sporo informacji o tym, od czego dokładnie zostało ono odbite. To jak analiza odcisków palców.

Planeta WASP-96b jest podobna do naszego Jowisza albo Saturna. Ten gazowy gigant znajduje się około 1100 lat świetlnych od Ziemi.

Mgławica Carina

To nie są góry i doliny. To nie są też wzburzone fale jakiegoś oceanu, tylko mgławica, w której rodzą się gwiazdy. Na liście zadań teleskopu Webba obserwacje obszarów, w których powstają gwiazdy, mają szczególne znaczenie. Działające do tej pory teleskopy miały bowiem ograniczone możliwości zaglądania w takie miejsca. Webb może natomiast to robić jak żadne inne urządzenie. Nie tylko z powodu dużego zwierciadła, w jakie jest wyposażony, ale przede wszystkim z powodu tego, że obserwuje on wszechświat w widmie podczerwieni, a fale te z łatwością przechodzą przez obłoki gazu i pyłu. Te obłoki dla Webba są w dużej mierze przezroczyste, podczas gdy np. dla teleskopu Hubble’a były barierą, za którą nie dało się spojrzeć.

To, że gwiazdy powstają z obłoków wodoru, wiadomo od dawna. Coś jednak musi te rzadkie obłoki ściskać. Z pierwszych pomiarów dokonanych przez Webba wynika, że tym czynnikiem jest promieniowanie innych gwiazd. Jak na razie to tylko hipoteza, ale jeżeli ma zostać sprawdzona, to tylko kosmiczny teleskop Webba może to zrobić. A przesyłając na Ziemię to zdjęcie, pokazał, że jest w stanie temu wyzwaniu sprostać. •