23.08.22: Da de første vitenskapelige bildene tatt med James Webb Space Telescope (JWST) ble presentert i sommer, fikk forskerne hakeslepp over fantastiske detaljer av stjerner og galakser mange milliarder lysår unna og kanskje noen av de fjerneste objektene som er noensinne er observert. De første resultatene var enda bedre enn forventet og tyder på at astronomien nå går inn i en ny æra med oppdagelser som tidligere ble ansett som umulige!

av Anne Mette Sannes og Knut Jørgen Røed Ødegaard

De første fullkvalitetsbildene ble presentert 12. juli.
Foto: NASA, ESA, CSA, STScI, and the Webb ERO Production Team

En av de største vitenskapelige revolusjonene JWST kan forårsake, er mulighetene for å observere enkeltstjerner selv i svært fjerne galakser, noe som frem til nå har vært nærmest utenkelig. Vi kan derfor få fantastisk ny kunnskap om stjerners tilblivelse, utvikling og endelikt, samt hvilken betydning disse prosessene får for vertsgalaksene. Observatoriet vil etter hvert ha observert mange galakser, og når det oppdages supernovaer eller andre kraftige stjerneeksplosjoner i disse galaksene, kan forskerne gå tilbake og undersøke hva slags stjerne som har eksplodert. Frem til nå er det bare i ganske få tilfeller vi har bilder av stjernen som forårsaket slike eksplosjoner og som enten sprenger stjernen fullstendig eller kun etterlater en knøttliten rest.

I en galakse på størrelse med Melkeveien skjer det i gjennomsnitt en supernovaeksplosjon hvert hundrede år. Ved å observere mange galakser kan man derfor observere slike stjerneeksplosjoner relativt ofte og dessuten supernovaer av ulike typer, noe som øker mulighetene for å finne ut hva slags stjerner som eksploderer i de ulike tilfellene.

Supernovaer er blant de mest spektakulære og viktige fenomenene i en galakse og sprer store mengder med tyngre grunnstoffer som kan bli del av nye generasjoner stjerner og planeter. Supernova-eksplosjoner endrer omgivelsene, tilfører disse mye energi og har stor betydning for galaksenes utvikling.

Et av de største målene med JWST er å trenge svært langt tilbake i tid og ut i rommet for å se de første stjernene og galaksene som ble dannet. Det var derfor knyttet stor spenning til observatoriets første deep-field-bilde (se her om tilsvarende bilder tatt med romteleskopet Hubble). Det første deep-field-bildet tatt med JWST ble eksponert i kun 12,5 timer (mot opptil 250 døgn med Hubble). Bildet vi ser her er satt sammen av flere to timers enkelteksponeringer med ulike fargefiltre og viser et område av himmelkulen omtrent på størrelse med et sandkorn holdt på en armlengdes avstand. Ved hjelp av en gravitasjonslinse som skyldes en galaksehop, blir lyset ytterligere forsterket slik at JWST kan se spesielt langt i akkurat denne retningen. Det vil etter hvert komme en rekke dype bilder tatt med JWST som vil trenge enda lenger tilbake i tid og vise oss en periode i Universets utvikling vi aldri tidligere har hatt muligheten til å se!
Mer informasjon om bildet
Foto: NASA, ESA, CSA, and STScI

Her kan man tydelig se hvor mye kraftigere JWST er enn Hubble-teleskopet.
Foto: NASA/STScI; NASA/ESA/CSA/STScI

Etter offentliggjøringen av dette bildet, har det vært omfattende vitenskapelig aktivitet rundt analyser av deler av bildet siden det kan inneholde den fjerneste (og dermed eldste) galaksen som er fotografert, i konkurranse med en galakse oppdaget sist vår på bilder tatt med to store, jordiske teleskop.

Kandidat-galaksen med betegnelsen CEERS-93316 kan ha kosmologisk rødforskyvning z=16,7, avstand ca. 13,6 milliarder lysår og ses slik den var bare 235 millioner år etter Big Bang.

I april 2022 ble analyser av galaksen HD1 presentert og som viste at denne til da var den fjerneste kjente galaksen, med avstand 13,5 milliarder lysår (dvs. vi ser den slik den var 300 millioner år etter Big Bang).
Foto: Harikane et al./ESO

Webb-teleskopets detaljerte observasjoner av exoplaneten WASP-96 b som befinner seg rundt 1150 lysår unna, gir fantastisk ny kunnskap om denne hete, oppblåste planeten og avslører at det, i tillegg til dis og skyer som ikke var mulig å oppdage med tidligere undersøkelser, også finnes vanndamp der. Etter teleskopets første funn av vanndamp i atmosfæren til en exoplanet, skal det nå innledes undersøkelser av hundrevis av andre exoplaneter for å finne ut hva deres planetatmosfærer består av.
Mer informasjon om bildet
Foto: NASA, ESA, CSA, STScI, and the Webb ERO Production Team

Den planetariske tåken Den sydlige ringen er en ekspanderende sky av gass som omgir en døende sollignende stjerne rundt 2000 lysår fra Jorden. Webb-teleskopets kraftige infrarøde øyne viser for første gang at det er ytterligere en døende stjerne i ringen. Teleskopet vil gi oss uvurderlig ny kunnskap om alle utviklingsfasene til stjerner, samt hvordan de utblåste skyene av gass og støv kan samles og danne nye stjernegenerasjoner.
Mer informasjon om bildet
Foto: NASA, ESA, CSA, STScI, and the Webb ERO Production Team

Stefans kvintett består av fire galakser rundt 290 millioner lysår unna, samt en galakse (til venstre) som er mye nærmere (avstand 40 millioner lysår). En lang rekke fenomener kan studeres på det enorme bildet som har over 150 millioner piksler. Det kan anbefales å høyreklikke på bildet for å laste ned fullversjonen og å studere denne i detalj med stor forstørrelse (100–300 %)!
Foto: NASA, ESA, CSA, STScI, and the Webb ERO Production Team

Dette sammensatte og svært store JWST-bildet (med over 150 millioner piksler) demonstrerer hvor kraftig teleskopet er. Dersom man zoomer inn på bildet, kan man se myriader av enkeltstjerner, stjernehoper, områder med intens stjernedannelse og en lang rekke andre typer objekter. Tyngdevekselvirkningene mellom galaksene trekker haler av gass, støv og stjerner ut fra flere av galaksene. Bildet viser også gigantiske sjokkbølger som oppstår fordi en av galaksene, NGC 7318B, dundrer inn i galaksegruppen.

Sammen kalles de fem galaksene Stefans kvintett eller Hickson Compact Group 92 (HCG 92). I virkeligheten er den en kvartett med fire galakser som danner en fysisk gruppe, mens den femte, mye nærmere galaksen NGC 7320, befinner seg 40 millioner lysår unna oss. Galaksene NGC 7317, NGC 7318A, NGC 7318B og NGC 7319 er omtrent 290 millioner lysår unna, men dette er fortsatt relativt nær i kosmisk sammenheng der de fleste galaksene befinner seg på flere milliarder lysårs avstand.

Undersøkelsene av disse relativt nære galaksene kan derfor hjelpe forskerne å forstå strukturer og fenomener i langt fjernere objekter. Blant annet finner forskerne ut mer om hvordan galakser smelter sammen og vekselvirker, prosesser som er svært viktige for galaksenes utvikling. Det er sjelden mulig å se i så stor detalj som i dette tilfellet hvordan vekselvirkninger mellom galakser utløser stjernedannelse og hvordan gassen i de vekselvirkende galaksene blir påvirket.

Tette grupper som dette forekommer hyppigere i Universets tidlige faser da innfallende, superoppvarmet gass kan ha foret svært energirike sorte hull i et fenomen kalt kvasarer. Selv i dag inneholder den øverste galaksen i gruppen, NGC 7319, en aktiv galaksekjerne der et superstort sort hull med 24 millioner ganger Solens masse slurper i seg stoff fra omgivelsene. På vei inn varmes dette stoffet kraftig opp og sender ut 40 milliarder ganger mer energi enn Solen.

I NGC 7320, den venstre og nærmeste av galaksene, var Webb-teleskopet i stand til å vise enkeltstjerner og til og med den kraftig lysende galaksekjernen. I tillegg kan vi på bildet se flere tusen svært fjerne bakgrunnsgalakser.

Stefans kvintett fotografert med midt-infrarødt lys av kameraet MRI som klarte å trenge gjennom områder med støv og dermed avsløre områder med stjernedannelse, sjokkbølger, tidevannshaler, samt gass og stjerner som er revet ut fra sine respektive galakser.
Foto: NASA, ESA, CSA, STScI, and the Webb ERO Production Team

Webb-teleskopets blikk på de såkalte «kosmiske klippene» i Carina-tåken 7600 lysår unna, avslører de tidligste og svært hurtige fasene i dannelsen av stjerner. Disse fasene har tidligere vært skjult for oss, men ved å studere områder med stjernedannelse i stjernebildet Carina (Kjølen), kan Webb-teleskopet se nydannede stjerner og studere gassen og støvet de ble dannet fra.
Foto: NASA, ESA, CSA, and STScI

Den berømte Kjerrehjulgalaksen 500 millioner lysår unna i stjernebildet Sculptor.
Foto: NASA, ESA, CSA, STScI

Dette bildet av Kjerrehjulgalaksen og dens ledsagergalakser er tatt med to ulike infrarøde kamera og ble offentliggjort 2. august. Bildet avslører detaljer som er vanskelig å se på hvert enkelt bilde. Denne spektakulære galaksen er et resultat av en høyhastighetskollisjon som fant sted for omtrent 400 millioner år siden. Kjerrehjulgalaksen består av to ringer – en lyssterk indre ring og en fargerik ytre ring. Begge ringene ekspanderer som sjokkbølger utover fra kjernen av kollisjonen.

Til tross for sammenstøtet, er mye av den opprinnelige strukturen til den store spiralgalaksen intakt, inkludert spiralarmene. Dette forårsaker “eikene” som ses som lysende røde streker mellom den indre og den ytre ringen og som har gitt galaksen navnet “Kjerrehjulgalaksen”. Rødfargen skyldes glødende støv som er rikt på hydrokarboner.

Vi kan også se mange blå prikker som er enkeltstjerner eller områder med stjernedannelse. Fargene på bildet klarer å skille mellom ulike stjernepopulasjoner i kjernen og områdene lenger ute.

Kjerrehjulgalaksen befinner seg i en svært kortlivet fase, men vi vet ikke hva slags endelig form galaksen vil få i fremtiden.

MER INFORMASJON

Pressemelding om de første fullkvalitetsbildene

Pressemelding om det første deep field-bildet

Pressekonferansen der de første bildene ble presentert

Pressemelding om Kjerrehjulgalaksen

ESAs nettside om JWST

astroevents.no: Funn av «the missing link» – en proto-kvasar!

astroevents.no: Supertunge urstjerner kan forklare superhull i galaksekjerner

astroevents.no: Flere saker om stjerner

astroevents.no: Flere saker om galakser