Tri godine Svemirskog teleskopa Webb: Deset otkrića koja su promijenila naše mjesto u svemiru

Tri godine otkako je počeo promatrati svemir, najnapredniji teleskop koji je čovječanstvo ikad poslalo u orbitu već je preoblikovao način na koji razumijemo kozmos. Od zaklonjenih atmosfera dalekih egzoplaneta do prvih galaksija koje su se pojavile nakon Velikog praska, Svemirski teleskop James Webb nije samo ispunio očekivanja — nadmašio ih je u svakom pogledu.

Od srpnja 2022., ovaj infracrveni div neprestano promatra svemir s preciznošću koja donedavno nije bila moguća. Zahvaljujući svojoj sposobnosti da detektira i analizira infracrveno zračenje, Webb je otvorio prozor u nevidljivi svemir – od granica ranog svemira do ledenih mjeseca našeg vlastitog Sunčevog sustava.

Samo u prve tri godine rada, Webb je proveo više od 860 znanstvenih kampanja, prikupio gotovo 550 terabajta podataka i rezultirao s više od 1600 znanstvenih radova. Četvrtina vremena posvećena je snimanju slika, a ostatak spektroskopiji – detaljnoj analizi svjetlosti. Rezultati? Ne samo brojni, već i revolucionarni.

Prema NASA-i, ovo je deset najvažnijih otkrića.

Svemir je sazrijevao brže nego što smo mislili

Webb je dizajniran kako bi zabilježio “kozmičku zoru” – razdoblje prvih milijardu godina nakon Velikog praska, kada su se formirale prve zvijezde i galaksije. Astronomi su očekivali slabašne sjene budućih galaksija. Umjesto toga, Webb je otkrio nevjerojatno sjajne galaksije stare tek 300 milijuna godina, s masivnim crnim rupama koje prkose dosadašnjim modelima.

Jedna od njih je i galaksija nalik Mliječnoj stazi, koja je postojala kada je svemir bio star samo 600 milijuna godina. Webb je otkrio i galaksije koje su prestale stvarati zvijezde već unutar milijarde godina – te druge koje su se do 1,5 milijardi godina razvile u spiralne divove kakve viđamo danas.

Stotinu milijuna godina možda ne zvuči brzo, ali u kozmičkim razmjerima – gdje svih 13,8 milijardi godina stane u simboličnu jednu godinu – ove galaksije bi se formirale unutar “prva dva tjedna”.

Crvene točkice koje nestaju bez traga

Duboki svemir, kako ga vidi Webb, otkrio je nepoznatu vrstu galaksija: kompaktne, sjajne, crvenkaste točke koje su istraživači prozvali Little Red Dots. Pojavile su se oko 600 milijuna godina nakon Velikog praska, a nestale manje od milijardu godina kasnije.

Što ih čini tako crvenima i tako sjajnima? Je li riječ o izuzetno gustim skupovima zvijezda? Ili o crnim rupama koje gutaju okolni plin? Možda i jedno i drugo? Webb sada provodi detaljna promatranja kako bi saznao jesu li te galaksije evoluirale u nešto drugo – ili potpuno iščezle.

Pulsirajuće zvijezde i trostruka supernova potvrđuju da nešto ne štima s Hubbleom

Svemir se širi, ali kojom brzinom? Odgovor na to pitanje već godinama muči astronome. Dvije metode daju različite rezultate – što je poznato kao Hubbleova napetost. Jedna mjeri udaljene galaksije, druga koristi lokalne zvijezde – a brojevi se ne podudaraju.

Webb je pomogao razjasniti stvar. Njegova preciznost omogućila je razlikovanje pulsirajućih zvijezda od onih koje ih okružuju, čime su uklonjene sumnje da greška dolazi od “svjetlosnog zagađenja”. Osim toga, Webb je zabilježio supernovu čiju je svjetlost gravitacijsko savijanje prikazalo u tri različita trenutka eksplozije – što je omogućilo potpuno nezavisan izračun brzine širenja.

Zaključak: razlika nije posljedica pogreške u mjerenju. Nešto ne igra po pravilima koje smo do sada poznavali.

Atmosfere plinovitih divova kriju kemijske koktele

Teleskop Hubble prvi je detektirao plinove u atmosferi planeta izvan Sunčevog sustava, ali Webb je otišao korak dalje. Njegova analiza otkrila je kemijske spojeve koje nikad prije nismo jasno detektirali: vodikov sulfid, amonijak, ugljikov dioksid, metan, sumporov dioksid.

Webb je snimio i klimatske ekstreme na egzoplanetima. Na planetu WASP-17 b otkrio je pahulje silikatne prašine koje padaju kao snijeg, dok je na WASP-39 b precizno izmjerio temperaturne razlike između njegovih vječnih jutarnjih i večernjih neba.

Stjenoviti planet 40 svjetlosnih godina daleko možda ima atmosferu od… lave?

Istražiti tanak sloj plina koji okružuje mali, stjenoviti planet nije nimalo jednostavno. No Webb je toliko osjetljiv da može detektirati i najsuptilnije promjene u infracrvenoj svjetlosti. Na planetu 55 Cancri e, udaljenom 40 svjetlosnih godina, pronašao je znakove ugljikova monoksida ili dioksida – možda plinova koji izbijaju iz užarenih površina prekrivenih lavom.

Ovakva istraživanja postavljaju temelje za budući NASA-in teleskop Habitable Worlds Observatory, koji će imati ciljano dizajniran sustav za snimanje planeta sličnih Zemlji.

Spiralne galaksije prikazane u nevjerojatnim detaljima

Znanstvenici su oduvijek znali da su galaksije složeni sustavi – gradovi od zvijezda, plina, prašine i crnih rupa. No nikada ih nisu mogli “vidjeti iznutra” s ovakvom jasnoćom.

Webbove infracrvene ‘oči’ otkrile su vlakna prašine koja prate spiralne krakove, drevne skupove zvijezda u jezgrama, mlade zvijezde koje se tek formiraju unutar sjajnih čahura plina – i guste skupine mladih, užarenih zvijezda koje svojim zračenjem doslovno probijaju rupe u okolnoj prašini.

Galaksije, sada to znamo, ne miruju. One se neprestano oblikuju iznutra.

Gdje završava planet, a počinje smeđi patuljak?

Smeđi patuljci nastaju poput zvijezda, ali im nedostaje dovoljna masa da bi u njihovim jezgrama započela fuzija vodika. Lutajući planeti, s druge strane, formiraju se kao i drugi planeti, ali su u nekom trenutku izbačeni iz svojih zvjezdanih sustava i više ne orbitiraju oko zvijezde.

Webb je otkrio stotine objekata nalik smeđim patuljcima – neke čak i u obližnjim galaksijama. No dio tih objekata toliko je malen, svega nekoliko puta masivniji od Jupitera, da je teško reći jesu li riječ o patuljcima ili o slobodno lebdećim planetima.

Granica između planeta i zvijezda nikad nije bila mutnija.

Neki planeti možda prežive smrt svoje zvijezde

Kada zvijezda poput našeg Sunca umire, širi se u crvenog diva i proždire sve u blizini. Na kraju ostaje samo bijeli patuljak – vrela jezgra bez vanjskih slojeva. Ipak, Webb je možda detektirao planete koji i dalje kruže oko takvih ostataka.

Ako se potvrdi da su ti objekti doista planeti, to bi značilo da je moguć život nakon smrti – barem u kozmičkom smislu.

Enkelad – izvor Saturnove vodene magle

Među svim “oceanskim svjetovima” Sunčevog sustava, Enkelad – ledeni mjesec Saturna – sve više privlači pažnju. Cassini je prvi zabilježio izbačaje vodene pare s južnog pola Enkelada, no tek je Webb otkrio njihov stvarni opseg.

Ti oblaci pare protežu se više od 9.600 kilometara – čak 20 puta više od promjera samog Enkelada. Šire se u obliku prstenaste strukture koja obavija Saturn i djelomično pada natrag na njegovu površinu.

Webb time ne proučava samo egzoplanete. On mijenja i našu sliku vlastitog svemirskog dvorišta.

Webb može procijeniti i opasnost od asteroida

Godine 2024., astronomi su detektirali asteroid koji je prema preliminarnim izračunima mogao udariti Zemlju. Webb je odmah uperen prema objektu i izmjerio ga – veličine 15-katne zgrade. Kasnija analiza pokazala je da nije prijetnja.

Osim toga, Webb je promatrao i NASA-inu misiju DART – test preusmjeravanja asteroida. Zajedno s Hubbleom, snimio je udarac u asteroid Didymos i promatrao izbačeni materijal. Spektroskopska analiza potvrdila je da su ti asteroidi slični onima koji bi mogli predstavljati prijetnju.

I tek smo zagrebli površinu

U prve tri godine, Webb je oživio svemir na način koji nijedan teleskop do sada nije mogao. Pokazao je galaksije koje ne bi smjele postojati, atmosferu planeta koji još nije trebao imati zrak, i vodu koja doslovno kiši po Saturnu.

A goriva ima za još najmanje 20 godina.

Što ćemo još otkriti? Kako su izgledale prve zvijezde? Mogu li planeti preživjeti crvene patuljke? Je li Ariel, Uranov mjesec, zapravo oceanski svijet? Što tamna tvar skriva u galaktičkim sudarima?

Izgleda da Webb ne odgovara samo na pitanja. Izgleda da ovaj svemirski teleskop neprestano postavlja nova. I u tome je njegova najveća snaga.