cattiva astronomia | Sono state rivelate le prime immagini JWST

Loro sono qui! Dopo oltre 25 anni di progettazione, progettazione e costruzione pubblicazioneE il svelareE il ProveIl Sono state rilasciate le prime immagini scientifiche di JWSTRivela la piena promessa e la natura sorprendente di ciò che questo grande osservatorio può realizzare*.

JWST È un telescopio a infrarossi, il che significa che è progettato per vedere Luce con lunghezze d’onda più lunghe di quelle che i nostri occhi possono percepire. Questo è importante per l’astronomia: ad esempio, gli oggetti caldi emettono luce infrarossa, e questo include cose come polvere sparsa tra stelle, pianeti, nane brune e altro, quindi avremo una visione migliore di queste cose che mai. Galassie lontane ai margini dell’universo visibile si stanno allontanando da noi a causa dell’espansione dell’universolo spostamento verso il rosso della luce nella parte infrarossa dello spettro, il che significa che JWST li vedrà chiaramente e ci fornirà i migliori dati che abbiamo su di loro.

L’enorme specchio è lungo 6,5 metri, Composto da 18 specchi esagonali più piccoli placcati in ororaccoglie un’enorme quantità di luce e fornisce una visione nitida dell’universo, quindi le immagini sono pulite e ad alta risoluzione e la batteria di filtri significa che possiamo trasformarle in immagini colorate per soddisfare i nostri occhi e informare il nostro cervello.

E oh, i tuoi occhi e la tua mente stanno aspettando. Andiamo!


NGC 3132, la Nebulosa dell’Anello Meridionale

NGC 3132 lui è nebulosa planetariaE il Gas e polvere schizzarono via da una stella che assomigliava molto al Sole, ma poi rimasero senza carburante nel suo nucleo e morì.. La stella centrale si espanse in una gigante rossa, gonfiando spessi strati di materiale, rivelando poi il suo nucleo caldo che poi soffiò gas meno denso ma più caldo e più veloce in quegli oggetti precedentemente espulsi. Questo ha scolpito un’enorme bolla in espansione.

Il materiale esterno costituito da gas molecolare freddo e polvere può essere visto in NIRCAM (Vicino alla fotocamera a infrarossi) L’immagine è arancione, spessa e molto strutturata con il materiale allungato. Il gas ionizzato più caldo è chiamato a plasmaSi vede riempire la cavità in blu. l’allegro (strumento a medio infrarosso) La fotocamera mostra lunghezze d’onda più lunghe e il più grande rilevamento è che la stella al centro è effettivamente lì Due Stelle, sistema binario. La seconda stella è sepolta in così tanto materiale che non può essere vista a lunghezze d’onda più corte.

Il movimento binario potrebbe aver formato questa nebulosa, Le loro orbite ruotano l’una intorno all’altra scolpendo il modo in cui il gas esce. Questa immagine JWST aiuterà gli astronomi a comprendere le condizioni in cui muoiono stelle come il Sole: soffia milioni di tonnellate di materiale nella galassia, che può quindi essere incorporata nella formazione stellare di nuova formazione. Qui vediamo la morte di una stella, ma mostra anche come aiuta nella nascita della prossima generazione di stelle.


quintetto di Stefan

A 300 milioni di anni luce dalla Terra quintetto di Stefan, un piccolo gruppo di galassie interagenti… beh, anche quattro di loro. La quinta, NGC 7320 (a sinistra) è in realtà una galassia in primo piano che casualmente si allinea con l’ammasso più esterno.

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L’immagine NIRCAM mostra gas freddo e polvere nell’ammasso, comprese alcune delle due galassie NGC 7318 aeb (al centro), che sono galassie profonde nel processo di collisione. La gravità delle due galassie potrebbe inviare strisce di materiale, Chiamata code di mareache poi si raffreddano e formano delle stelle.

L’immagine MIRI mostra qualcosa di più: il centro di NGC 7139 (in alto) è molto luminoso, il che significa che stiamo vedendo una luce enorme da un buco nero supermassiccio, che divora avidamente gas e polvere nel nucleo galattico. Questo materiale si riscalda e si illumina molto caldo quando cade. Immagini come questa (e spettri) possono fornire agli astronomi un’enorme quantità di informazioni su questo processo, ad esempio quanto è massiccio un buco nero, quanto materiale mangia, cosa succede a quel materiale quando cade e Come alcuni di loro vengono spazzati via con raggi lunghi e sottili o getti che possono volare via dal buco nero a velocità una buona frazione della velocità della luce!


WASP-96b

A circa 1.100 anni luce dalla Terra c’è una stella simile al Sole, ma in orbita attorno ad esso da un esopianeta simile al sistema solare. Questo pianeta è WASP-96bun pianeta caldo delle dimensioni del nostro Giove, ma metà della sua massa, e orbita attorno alla stella una volta ogni 3,4 giorni a una distanza di soli 7 milioni di km!

La parte superiore dell’atmosfera di WASP-96b è torrida, a circa 1.000 °C (1.800 °F). Il pianeta passa davanti alla stella una volta per orbita vista dalla Terra, un evento chiamato a Attraversamento. Ecco la parte divertente: la luce della stella passa attraverso l’alta atmosfera del pianeta nel suo viaggio verso la Terra. Gli atomi e le molecole nell’aria del pianeta assorbono lunghezze d’onda molto specifiche di questa luce. Quindi, se prendiamo uno spettro di quella luce e lo dividiamo in centinaia o migliaia di colori, possiamo vedere quei piccoli cali di luminosità causati dai componenti dell’atmosfera del pianeta, che rivelano la sua composizione.

WASP-96b è stato scelto specificamente perché manca di nuvole, il che ci consente di approfondire la sua atmosfera. JWST ha fatto proprio questo e lo spettro preso rivela la presenza di vapore acqueo nell’atmosfera del pianeta! I cali nello spettro sono i punti in cui l’acqua calda – il vapore – assorbe la radiazione infrarossa. Ci dice non solo che c’è, ma quanto è. Non solo, ma i cali non si adattano perfettamente ai modelli dall’atmosfera limpida, il che significa che è lì essere Alcune nuvole nel cielo di WASP-96b, così come foschia, piccole particelle sospese nell’atmosfera.

Abbiamo già visto spettri di transito di esopianeti caldi, ma niente di simile a questi dettagli nell’infrarosso. Più spettri di altri pianeti riveleranno più informazioni, come la presenza o l’assenza di cose come il silicato (una sostanza rocciosa), il metano e altro ancora. Questo processo dovrebbe funzionare anche per i pianeti più piccoli, sebbene sia più difficile. Osservazioni future potrebbero rivelare cosa succede nelle atmosfere di pianeti più simili a quello su cui viviamo, ma le stelle orbitano intorno a trilioni o quattro miliardi di chilometri.


Nebulosa Carina

Nella costellazione meridionale della Carina c’è un’enorme, tentacolare nuvola di gas e polvere chiamata ridicolmente Nebulosa Carina. A circa 7.000 anni luce dalla Terra, è una delle più attive galassie della Via Lattea fabbriche di formazione stellare.

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In questa immagine JWST NIRCAM, puoi vedere una manciata di stelle molto massicce e luminose sopra. Questo fa esplodere radiazioni e venti dalle particelle subatomiche che divorano ed evaporano gas e polvere. Questo lascia dietro di sé un muro di materiale – quella linea orizzontale lucida e smerlata – con materiale più denso sotto e materiale meno denso e più caldo sopra. Sembra quasi un crinale di una montagna o, appropriatamente, un banco di nubi.

Nell’immagine MIRI possiamo vedere gli effetti di questo: lì sono nate dozzine di stelle, Alcune persone scaricano il gasaltri sono ancora profondamente circondati dalle sostanze che li compongono.

Capiamo molto sulla nascita delle stelle, ma il diavolo è nei dettagli. Immagini ad alta risoluzione come queste ci aiuteranno a vedere meglio il processo di assemblaggio e gli spettri infrarossi delle singole stelle forniranno enormi quantità di informazioni su come le stelle si accendono per la prima volta, cosa succede al materiale che li circonda quando ciò accade e come quei materiali formeranno pianeti.


SMEX 0723

La prima immagine in campo profondo di JWST mostra SMACSJ0723.3-7327Un gruppo di galassie, un gruppo di centinaia di galassie in orbita attorno al loro centro di gravità comune. Si trova a circa 4,5 miliardi di anni luce dalla Terra.

Ora mi prendo cura di te, Questa immagine è un po’ confusa. Gli oggetti appuntiti con rigonfiamenti lisci sono tutte stelle nella nostra Via Lattea, forse a centinaia o migliaia di anni luce di distanza. Ma è tutto vago, vedi? Queste sono intere galassie, tutti probabilmente a miliardi di anni luce di distanza. Ce ne sono migliaia in questa foto.

A migliaia.

Ecco la parte divertente: solo alcuni di questi fanno parte del set SMACSJ0723.3−7327! I punti bianchi quasi circolari fanno parte del grappolo. Ma puoi anche vedere dozzine di galassie alte, curve ad arco o macchiate in strutture simili a lumache. Queste sono galassie molto più lontane, dietro l’ammasso visto dalla Terra.

La massa combinata di galassie nell’ammasso distorce la luce degli oggetti dietro di loro, amplificandone le dimensioni e amplificando la loro luminosità. In un processo chiamato lente gravitazionale. Questo può attirarli come caramelle, facendoli sembrare fiocchi. Ma le singole galassie nell’ammasso piegano e distorcono le forme, quindi alcune delle forme sono ancora più strane.

Il bello è che quelle galassie lontane possono essere troppo deboli per essere viste senza l’effetto della lente, quindi molte di queste galassie sono molto più lontane da ciò che normalmente osserveremmo. Al di sopra ci sono galassie indipendenti sullo sfondo, sparse come diamanti sul velluto, ciascuna con miliardi di stelle.

Aggiungo che, sebbene assomigli a molte immagini simili di Hubble, La grande differenza è che questa è un’immagine a infrarossi; Quello che vedi visualizzato in blu è in realtà una lunghezza d’onda di circa 1 μm, nel vicino infrarosso, verde 2 – 2,8 μm, arancione 3,56 μm e rosso 4,44 μm; Questa lunghezza d’onda più lunga è circa 7 volte più lunga di quella che i nostri occhi possono vedere. Inoltre, gli Hubble Deep Fields erano diversi giorni dal tempo totale di esposizione. Lo specchio più grande di JWST consentiva solo di scattare questa foto 12 ore.

Mentre gli archi, le strisce, ecc. sono belli e suggestivi, le galassie a cui tengo di più sono i puntini rossi. Quelli sono i più lontani, visti quando l’universo era un bambino piccolo. Gli spettri di questi elementi saranno cruciali per capire cosa stava facendo l’universo in quel momento e sarà uno dei maggiori contributi che JWST darà all’astronomia.

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Quanto sono lontani quei punti rossi? Il JWST ha preso gli spettri di alcuni di essi, ha diviso la loro luce in singoli colori infrarossi e possiamo esaminare le caratteristiche di questo spettro per scoprire la distanza di quella galassia, gli elementi in essa contenuti e molte altre proprietà.

Questo spettro rivela che la luce lo ha lasciato 13,1 miliardi di anni fa, quando l’universo aveva solo 700 milioni di anni. Nonostante questa giovinezza, vediamo anche la presenza di neon e ossigeno: sono fatti nelle stelle e poi lanciati nella galassia quando muoiono, quindi anche in così giovane età la galassia ha attraversato almeno una generazione di stelle che sono nate e muori.

Posso scrivere mille parole su questa splendida immagine: le galassie sono relativamente vicine e molto più lontane; La stessa curvatura spaziotemporale che rivela la massa e la struttura di SMACS 0723; Immagini di stelle che si formano in galassie di fondo distorte; Altre galassie “di campo” si arrossano a causa della polvere e della distanza; anche la bellezza Immagini di stelle causate dalla diffrazione Nella nostra galassia sparsi in primo piano.

Ma invece ti lascio con un’idea semplice, molto diretta ma così profonda da essere facile da capire e la cosa più difficile:

Questa immagine ha una larghezza di 2,4 minuti d’arco. Questa è una scala angolare e, per confronto, la larghezza della luna piena nel cielo è di 30 minuti d’arco, circa 15 volte più ampia dell’intera immagine.

Qual è il volume di 2,4 minuti allora? È lo stesso angolo di un granello di sabbia largo mezzo millimetro sulla punta del dito a distanza di un braccio. Tienilo sul polpastrello del dito indice e porta il braccio davanti a te. Quel piccolo granello di sabbia oscura tutte queste migliaia e migliaia di galassie.

Ora pensa alle dimensioni del cielo rispetto a un granello di sabbia. Questo intero cielo potrebbe adattarsi a qualcosa del genere 25 milioni Tali immagini in esso. Questa immagine è una piccolissima parte dell’universo, ma mostra meraviglie e delizie a migliaia.

Cosa vedremo quando JWST fissa un punto del cielo per così tanto tempo, quante decine di migliaia di galassie lontane verranno rivelate? Quante centinaia di miliardi stanno aspettando la nostra indagine?

Una volta compreso questo, capirai perché gli astronomi fanno quello che fanno.

È un mondo enorme e vogliamo capire tutto questo. Con JWST, abbiamo fatto un enorme passo avanti nel fare esattamente questo.


*NB: A causa della controversia sul nome di questo osservatorioLo chiamerò semplicemente JWST. Spero che la NASA riconsidererà il nome, ma fino a quando non sarà fatto, il abbreviazione sarà sufficiente.

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