kozmos.hr
Astronomija

Pogled u prošlost kroz najmoćniji svemirski teleskop

objavljeno

NASA-in svemirski teleskop James Webb je najmoćniji svemirski teleskop ikad izgrađen.

Projekt je toliko kompleksan da je pomaknuo sve granice ljudskog inžinjerstva. 18. prosinca 2021., nakon godina kašnjenja i milijardi dolara prekoračenja troškova, teleskop bi trebao biti lansiran u orbitu te nas uvesti u sljedeću eru astronomije.

Neka od najvećih neodgovorenih pitanja o svemiru odnose se na njegove rane godine, neposredno nakon Velikog praska. Kada su nastale prve zvijezde i galaksije? Što je bilo prvo i zašto? Astronomi bi uskoro mogli otkriti kako su galaksije nastale jer je James Webb teleskop napravljen upravo da odgovori na neka od tih pitanja.

Svemir je prošao kroz razdoblje poznato kao mračno doba prije nego što su zvijezde ili galaksije emitirale bilo kakvu svjetlost. Izvor: Institut za svemirski teleskop

‘Mračno doba’ svemira

Dokazi upućuju na to da je svemir započeo događajem nazvanim Veliki prasak prije 13,8 milijardi godina. Nakon tog događaja, svemir se nalazo u ultra-vrućem, ultra-gustom stanju. Svemir se odmah nakon Velikog praska počeo širiti, pritom se hladeći. Jednu sekundu nakon Velikog praska, svemir je bio širok sto bilijuna milja s prosječnom temperaturom od nevjerojatnih 18 milijardi F (10 milijardi C). Otprilike 400.000 godina nakon Velikog praska, svemir je bio velik 10 milijuna svjetlosnih godina, a temperatura se ohladila na 5.500 F (3.000 C). Da se svemir mogao vidjeti u tom trenutku, svijetlio bi mutno crveno poput ogromne toplinske lampe.

U to vrijeme, prostor je bio ispunjen glatkom juhom čestica visoke energije, zračenja, vodika i helija. Nije bilo strukture. Kako je svemir koji se širio postajao sve veći i hladniji, juha se prorijedila i sve je izblijedjelo u crninu. To je bio početak onoga što astronomi nazivaju mračnim dobom svemira.

Juha mračnog doba nije bila savršeno jednolična. Zbog utjecaja gravitacije, sićušna područja plina počela su se skupljati i postajati gušća. Glatki svemir postao je kvrgav i ove male nakupine gušćeg plina bile su temelj konačnog formiranja zvijezda, galaksija i svega ostalog u svemiru.

Iako se nije imalo što vidjeti, mračno doba bilo je važna faza u evoluciji svemira.

Svjetlost iz ranog svemira je u infracrvenoj valnoj duljini – što znači dulja od crvene svjetlosti – kada stigne do Zemlje. Izvor:Inductiveload/NASA putem Wikimedia Commons, CC BY-SA

U potrazi za prvom svjetlošću

Mračno doba je završilo kada je gravitacija formirala prve zvijezde i galaksije koje su počele emitirati prvu svjetlost. Iako astronomi ne znaju kada je nastala prva svjetlost, najbolja je pretpostavka da je to bilo nekoliko stotina milijuna godina nakon Velikog praska. Astronomi također ne znaju jesu li prve nastale zvijezde ili galaksije.

Trenutne teorije temeljene na tome kako gravitacija tvori strukturu u svemiru kojim dominira tamna tvar, sugeriraju da su mali objekti – poput zvijezda i zvjezdanih jata – vjerojatno nastali prvi, a zatim kasnije prerasli u patuljaste galaksije, potom u veće galaksije poput Mliječne staze. Ove prve zvijezde u svemiru bile su ekstremni objekti u usporedbi s današnjim zvijezdama. Bili su milijun puta svjetliji, ali su živjeli vrlo kratko. Kad bi njihov život završio, za sobom su ostavljale crne rupe do sto puta veće od Sunčeve mase, koje su mogle poslužiti kao temelj za formiranje galaksija.

Nove slike galaksija otkrivaju grčevit početak Svemira

Astronomi bi rado proučavali ovo fascinantno i važno doba svemira, ali otkrivanje prvog svjetla je nevjerojatno izazovno. U usporedbi s masivnim, svijetlim galaksijama današnjice, prvi objekti bili su vrlo mali i zbog stalnog širenja svemira, sada su desetke milijardi svjetlosnih godina udaljeni od Zemlje. Također, najranije zvijezde bile su okružene plinom preostalim od njihovog nastanka i taj je plin djelovao poput magle koja je apsorbirala većinu svjetlosti. Bilo je potrebno nekoliko stotina milijuna godina da radijacija raznese maglu. Ovo rano svjetlo je iznimno slabo kad stigne do Zemlje.

Ali to nije jedini izazov.

Kako se svemir širi, on kontinuirano proteže valnu duljinu svjetlosti koja putuje kroz njega. To se zove crveni pomak jer pomiče svjetlost kraćih valnih duljina – poput plave ili bijele svjetlosti – na duže valne duljine poput crvene ili infracrvene svjetlosti.

Na Zemlju svjetlost koju je emitirala zvijezda ili galaksija prije 13 milijardi godina dolazi kao infracrvena svjetlost, što znači da ima valnu duljinu dužu od crvene svjetlosti. Da biste vidjeli prvo svjetlo, morate tražiti infracrveno svjetlo.

Teleskop kao vremeplov

Ako je objekt udaljen 10 000 svjetlosnih godina, to znači da svjetlosti treba 10 000 godina da stigne do Zemlje. Dakle, što astronomi gledaju dalje u svemir, mi gledamo dalje u prošlost.

Svemirski teleskop James Webb posebno je dizajniran za otkrivanje najstarijih galaksija u svemiru. Izvor: NASA/JPL-Caltech, CC BY-SA

Inženjeri su optimizirali James Webb za posebno otkrivanje slabog infracrvenog svjetla najranijih zvijezda ili galaksija. U usporedbi s svemirskim teleskopom Hubble, James Webb ima 15 puta šire vidno polje na svojoj kameri, prikuplja šest puta više svjetla i njegovi senzori su podešeni da budu najosjetljiviji na infracrveno svjetlo.

Strategija će biti dublje gledanje u jedan dio neba, prikupljajući što više svjetla i informacija iz najudaljenijih i najstarijih galaksija.Također, s podacima koje ćemo dobiti možda će biti moguće razjasniti tamnu tvar, tajanstveni oblik materije koja čini oko 80% mase svemira. James Webb tehnički je najteža misija koju je NASA ikada pokušala.

Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram-t.me/kozmoshr

Izvori:

  • https://theconversation.com/the-most-powerful-space-telescope-ever-built-will-look-back-in-time-to-the-dark-ages-of-the-universe-169603?fbclid=IwAR0W0tP0kMN0m6iVeqqO2TEBrCDppm8l0uCCaRueSKh9xLc5vHGvomLsuN4
  • https://www.jwst.nasa.gov/content/webbLaunch/index.html