Ovo je taj drugi (prvi je ovaj), već spomenuti novi članak s NASA-inog sajta Svemirskog teleskopa James Webb. Maratonski tekst komentira tri pomalo sablasne slike spiralnih galaktika, načinjene Webbovim srednjevalnim instrumentom MIRI. Dodatni komentari su umetnuti u prijevod.
Webb otkriva zakučaste mreže plina i prašine u obližnjim galaktikama
Istraživači koji se služe NASA-inim Svemirskim teleskopom James Webb dobivaju tim instrumentom detaljne uvide u plin, prašinu i zvjezdorodne procese u obližnjim galaktikama, kakvi ranije nisu bili mogući u infracrvenim valnim duljinama. Ti podaci su omogućili nastanak zbirke od 21 uvodnog znanstvenog rada, koja pruža novi uvid u to kako neki od najsitnijih kozmičkih procesa - počeci oblikovanja zvijezda - utječu na razvoj najvećih objekata u svemiru: galaktika.
Veće ilustracije: Prva, Druga, Treća
To najveće sustavno istraživanje nedalekih galaktika u prvoj godini provedbe Webbovih znanstvenih opservacija, načinjeno je u sklopu programa PHANGS (Physics at High Angular resolution in Nearby Galaxies). Taj program je plod suradnje više od 100 istraživača iz cijelog svijeta. Ove Webbova opservacije je vodila Janice Lee, glavna znanstvenica iz Zvjezdarnice Gemini, koja pripada NOIRLab-u (američke) Nacionalne zaklade za znanost. Lee radi i kao astronomkinja Arizonskog sveučilišta u Tucsonu.
Istraživački tim je proučavao raznoliki uzorak od 19 spiralnih galaktika, a u prvih nekoliko mjeseci Webbovih znanstvenih opservacija, promotreno je pet od tih ciljeva - M74, NGC 7496, IC 5332, NGC 1365 i NGC 1433. Već su ti prvi rezultati zapanjili astronome.
"Iznenadila nas je jasnoća kojom smo vidjeli te fine strukture", kaže član tima David Thilker, iz Sveučilišta Johns Hopkins u Baltimoru.
"Možemo neposredno pratiti kako energija oslobođena u nastanku mladih zvijezda utječe na plin oko njih i to je zbilja izvanredno", kaže član tima Erik Rosolowsky, iz Sveučilišta Alberte, u Kanadi.
Slike snimljene Webbovim MIRI-jem otkrivaju postojanje mreže oštro definiranih struktura u tim galaktikama. One uključuju svijetleće šupljine od prašine i ogromne špiljaste mjehure od plina, poredane duž spiralnih kraka. U nekim područjima promatranih obližnjih galaktika, te mreže struktura izgledaju izgrađene od zasebnih i preklopljenih ljuski i mjehura unutar kojih mlade zvijezde oslobađaju energiju. (Na takvim mjestima mjehure u međuzvjezdanom mediju napušu i eksplozije supernova. Supernove proizvedu masivne zvijezde koje su također nastale nedavno, ali koje su brzo potrošile svoje gorivo. Prim. prev.)
"Područja koja su na Hubbleovim slikama posve tamna, na ovim novim infracrvenim fotografijama blistaju izuzetnom detaljnošću, dopuštajući nam da tako dokučimo na koji je načim prašina u međuzvjezdanom mediju upila svjetlo iz zvijezda u nastanku i onda ga emitirala natrag u svemir u infracrvenom području, obasjavši pri tom zakučastu mrežu plina i prašine", kaže članica istog tima Karin Sandstrom, iz Kalifornijskog sveučilišta u San Diegu.
Slike visoke razlučivosti koje bi omogućile upoznavanje s tim strukturama, dugo su bile nedostižne astronomima - sve dok se nije pojavio Webb!
"PHANG-ov tim je godinama promatrao te galaktike u optičkom, radiovalnom i ultraljubičastom području, koristeći NASA-in Svemirski teleskop Hubble, radioteleskop ALMA-u (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array) i instrument MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) na Vrlo velikom teleskopu Yepun (Južne europske zvjezdarnice)", dodaje član tima Adam Leroy, iz Državnog sveučilišta Ohioa. "Ali te najranije faze životnog puta zvijezda ostale su nam izvan domašaja jer su ti objekti u tome razdoblju okruženi oblacima plina i prašine."
Webbov superiorni infracrveni vid može prodrijeti kroz tu prašinu i dati nam nedostajuće dijelove slagalice.
Primjerice, neke određene valne duljine koje je moguće vidjeti Webbovim MIRI-jem (7700 i 11300 nanometara) i NIRCam-om (3300 nanometara) pokazuju gdje se nalaze polikiciklički aromatski ugljikovodici koji ih emitiraju i koji igraju ključnu ulogu u nastanku zvijezda i planeta. Te molekule su uočene Webbom u prvim opservacijama programa PHANGS. (Policiklički aromatski ugljikovodici (engl. krat. PAH) koji već postoje u međuzvjezdanim oblacima prašine bi mogli imati važnu ulogu u nastanku života, te manju ulogu u formiranju stjenovitih planeta. Njihova uloga u nastanku zvijezda i planeta plinovitih divova je minorna. NASA-in Svemirski teleskop Spitzer je također bio ugođen tako da svojim instrumentima opaža emisiju iz molekula PAH-a, dakako punom manjom osjetljivošću i razlučivošću od Webba. Prethodna rečenica želi reći da su molekule PAH-a uočene Webbom već u prvim opservacijama koje su tim teleskopom provedene u sklopu programa PHANGS. Prim. prev.)
Upoznavanje s finim pojedinostima tih međudjelovanja nam može pomoći da bolje shvatimo na koji su se način galaktike razvijale tijekom vremena.
"Kako su ta promatranja poduzeta u sklopu nečega što se zove riznični program (engl. 'treasury program'), podaci prikupljeni njima postaju dostupni javnosti čim stignu na Zemlju", kaže Eva Schinnerer iz Astronomskog instituta Max Planck, u Heidelbergu (Njemačka), voditeljica projekta PHANGS. (To je važno napomenuti jer mnogi Webbovi podaci nisu odmah dostupni javnosti, već ih neko vrijeme, godinu dana ili tu negdje, može koristiti jedino tim koji je proveo promatranje kojim su oni dobiveni. Prim. prev.)
PHANGS-ov tih će raditi na tome da uskladi Webbove podatke sa svim skupovima podataka koji su ranije bili pribavljeni drugim opservatorijima, te ih onda takve i objavi. Na taj će način biti olakšana istraživanja koja će poduzimati šira astronomska zajednica i ubrzani postupci koji će dovoditi do novih otkrića.
"Zahvaljujući razlučivosti ovog teleskopa, po prvi put možemo načiniti potpuni popis zvjezdorodne aktivnosti i pobrojati mjehuraste međuzvjezdane strukture u obližnjim galaktikama, izvan naše Mjesne skupine", kaže Lee. "Taj će nam popis pomoći da shvatimo kakve tragove oblikovanje zvijezda i odljevi energije i tvari koje ono proizvodi ostavljaju u međuzvjezdanom mediju, te da li to potiče nastanak novog naraštaja zvijezda ili ga samo koči."
Ovo istraživanje PHANGS-ovog tima je provedeno kao dio općeg promatračkog programa 2107. Uvodni rezultati, koji su opisani u 21 zasebnom znanstvenom radu, nedavno su publicirani u posebnom izdanju Pisama Astrofizikalnog dnevnika.
*
Viđena Webbovim MIRI-jem, obližnja spiralna galaktika s prečkom NGC 1433 ima posve novi izgled. Spiralni kraci NGC 1433 su zasuti znacima prisutnosti izuzetno mladih zvijezda koje oslobađaju energiju i koje, u nekim slučajevima, otpuhuju plin i prašinu u međuzvjezdanom mediju. Predjeli koji na optičkim slikama izgledaju tamni, sjajni su za Webbovo infracrveno oko. Tako je stoga što je nakupine plina i prašine u međuzvjezdanom mediju upijaju svjetlo iz zvijezda u nastanku i tu energiju onda odašilju natrag u svemir u infracrvenom pojasu.
Webbova slika NGC 1433 pruža jasan uvid u to kako dinamični procesi povezani s nastankom zvijezda utječu na veće strukture i galaktiku u cjelini.
Webbova izuzetna razlučivost otkriva da se u središtu te galaktike nalazi zbijena sjajna jezgra s osebujnim dvostrukim prstenom. U ovom slučaju, taj "dvostruki prsten" su zapravo tijesno namotani spiralni kraci koji su u ovalnom obliku svijeni oko galaktičke prečke.
NGC 1433 je Seyfertova galaktika, kakve su obično razmjerno blizu nama. Ona u svom središtu ima supermasivnu crnu jamu koja u velikim količinama proždire materijal koji se nalazi oko nje. (To je i čini Seyfertovom galaktikom. Prim. prev.) MIRI-jeva fotografija otkriva tu galaktiku kao sjajnu i s manjkom prašine u sebi, što bi moglo značiti da je ona nedavno doživjela sudar s nekom drugom galaktikom.
NGC 1433 je od nas udaljena (malo) više od 43 milijuna svjetlosnih godina, a nalazi se u zviježđu Sata.
*
Na ovoj slici načinjenoj Webbovim MIRI-jem, spiralni kraci NGC 7496, jedne od ukupno 19 galaktika koje su u programu PHANGS bile proučene (Webb-om), puni su špiljama sličnih mjehura i ljuski koje se preklapaju. To pramenje i šupljine su znaci da na tim mjestima mlade zvijezde oslobađaju energiju i, u nekim slučajevima, otpuhuju plin i prašinu u međuzvjezdanom mediju.
Sve dok se nisu pojavile ove Webbove fotografije snimljene visokom razlučivošću u infracrvenom području, zvijezde koje su na početku svog životnog puta, a koje se nalaze u obližnjim galaktikama kakva je i NGC 7496, ostajale su skrivene plinom i prašinom. (...) Emisija iz policikličkih aromatskih ugljikovodika ovdje uglavnom stiže iz glavnih prašinskih pruga u spiralnim kracima.
Analizirajući ove nove Webbove podatke, znanstvenici su bili u stanju u NGC 7496 identificirati blizu 60 novih kandidata za (zvjezdana) jata usađenih u prašinu. Ta bi novouočena jata mogla sadržavati neke od najmlađih zvijezda u cijeloj toj galaktici.
U središtu NGC 7496, spiralne galaktike s prečkom, nalazi se aktivna galaktička jezgra (engl. krat. AGN). AGN je zapravo aktivna supermasivna crna jama koja proizvodi mlazove i vjetrove (nabijenih čestica). Ona jarko blista na ovoj Webbovoj slici. Pored toga, Webb je svojom izuzetnom osjetljivošću razabrao i veći broj pozadinskih galaktika, koje u nekim slučajevima na ovoj slici izgledaju zelene ili crvene. (Zelenom bojom su na ovom kompozitu obojene valne duljine infracrvenog svjetla od 10000 i 11300 nanometara, dok je crvenom prikazano svjetlo od 21000 nanometara. Prim. prev.)
NGC 7496 je udaljena (malo) više od 24 milijuna svjetlosnih godina od nas, a nalazi se u zviježđu Ždrala.
*
NGC 1365, viđena ovdje Webbovim MIRI-jem, jedna je od ukupno 19 galaktika koje su bile proučene (Webb-om) u programu PHANGS.
Na ovoj MIRI-jevoj fotografiji NGC 1365, nakupine plina i prašine u međuzvjezdanom mediju su upile svjetlo iz zvijezda u nastanku i onda ga odaslale natrag u svemir u obliku infracrvenog zračenje. Na taj su način one obasjale zakučastu mrežu špiljama sličnih mjehura i vlaknastih ljuski koje su mlade zvijezde proizvele oslobađajući energiju u spiralne krake galaktike.
Webb je svojom izuzetnom razlučivošću razabrao i nekoliko izuzetno sjajnih zvjezdanih jata koja nisu daleko od jezgre, kao i po prvi put uočena, nedavno oblikovana jata poredana duž vanjskih rubova prečke koja jezgru povezuje sa spiralnim kracima. Potonja se jata vide jedino Webbom jer su zaogrnuta gustom prašinom prisutnom u tome području.
Pored toga, Webbove slike pružaju i uvid u to kako orbite zvijezda i plina variraju u ovisnosti o tome gdje se oni oblikuju, te o tome na koji način cijeli taj proces rezultira nastankom starijih zvjezdanih jata izvan unutarnjeg zvjezdorodnog prstena. (Tako piše, ali vjerojatno bi trebalo stajati "gdje se one (zvijezde) oblikuju". Prim. prev.)
NGC 1365 je spiralna galaktika s dvostrukom prečkom, udaljena od nas oko 56 milijuna svjetlosnih godina i smještena u zviježđu Peći. Ona je jedna od najvećih galaktika poznatih u ovom trenutku astronomima, koja ima promjer dvostruko veći od onog u Mliječnog Puta.
SCIENCE: NASA, ESA, CSA, Janice Lee (NOIRLab); IMAGE PROCESSING: Alyssa Pagan (STScI)
https://webbtelescope.org/.../news.../2023/news-2023-104
, 
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
