Teleskop Jamese Webba, společný projekt americké, evropské a kanadské kosmické agentury si vede skvěle a 12. července 2022 budou představeny jeho první barevné vědecké snímky a také spektroskopická data. Poté, co byla největší a nejkomplexnější kosmická observatoř všech dob vypuštěna do kosmického prostoru, čekalo na ni přibližně šest měsíců dlouhé období příprav, než začne vědecká fáze. Teleskop se musel nejprve složitě rozložit, poté se (kromě jiného) zarovnávala zrcadla a kalibrovaly přístroje. Roky vývoje a plánování vedly k pečlivému procesu, na jehož konci spatříme první snímky a neobrazová data. Půjde o demonstraci JWST v plné síle. Agentury chtějí ukázat, že vlajková loď astronomie je připravena ke své vědecké misi, při které bude odhalovat záhady infračerveného vesmíru.

Start JWST na Ariane 5 – 25. prosince 2021.
Zdroj: https://www.esa.int/

„První zveřejnění bude mimořádným momentem pro celou misi. Dočkáme se prvních náznaků toho, jak Webb změní náš pohled na vesmír,“ těší se Chris Evans, vědec ESA zapojený do projektu a dodává: „Těšíme se na společné sdílení zážitku ze spatření těchto prvních snímků a spekter s širokou veřejností po celé Evropě.“ ESA vyzývá organizace, aby na čas zveřejnění fotek připravily akce, které tento milník oslaví. „Jak se blížíme ke konci příprav observatoře na vědecký provoz, stojíme na prahu neuvěřitelně vzrušujícího období objevů o našem vesmíru. Zveřejnění prvních plně barevných snímků z JWST nám všem nabídne jedinečný moment zastavit se a obdivovat pohled, jaký lidstvo ještě nikdy nemělo,“ láká Eric Smith, vědec z centrály NASA ve Washingtonu a dodává: „Tyto snímky budou vyvrcholením desetiletí oddanosti, talentu a snů. Ale také to bude teprve začátek.“

Rozhodnutí, na co by se JWST měl poprvé podívat, rozebírali experti více než pět let. Celý proces probíhal v rámci mezinárodní spolupráce mezi NASA, ESA, CSA a STScI (Space Telescope Science Institute v Baltimore). „Naše cíle pro první snímky a data z JWST jsou jednak ukázat schopnosti výkonných palubních přístrojů a nabídnout náhled přicházející vědecké mise,“ uvedl astronom Klaus Pontoppidan, astronom z STScI a dodal: „Jsme si jistí, že se podaří dodat dlouho očekávané WOW od astronomů i veřejnosti.“ Každý z palubních přístrojů již byl zkalibrován, otestován a dostal zelenou od svého inženýrského a vědeckého týmu, aby pořídil první snímky a spektrální měření.

Inženýrské snímky dokonale zaostřených hvězd v zorném poli každého přístroje ukazují, že teleskop je správně zarovnán a zaostřen. V rámci této zkoušky se JWST zaměřil na část Velkého Magellanova oblaku, což je malá galaxie doprovázející naši Mléčnou dráhu. Přístroje tak mohly vyfotit husté pole stovek tisíc hvězd, které pokrývaly všechny jejich senzory. Velikosti a pozice těchto snímků, které vidíme na obrázku, zobrazují relativní uspořádání každého přístroje JWST na ohniskové rovině teleskopu. Každý míří oproti ostatním na trochu jinou část oblohy. Tři snímkovací přístroje odhalují záření z mezihvězdných oblaků, ale i světlo hvězd. Snímky z přístroje NIRCam byly pořízeny na vlnové délce 2 mikrometry, snímky z NIRISS, které zde vidíme, byly pořízeny na vlnové délce 1,5 mikrometru a MIRI, která pracuje se zářením delších vlnových délkách se pochlubila snímky pořízenými na vlnové délce 7,7 mikrometru. NIRSpec není ani tak snímkovací přístroj jako spíše spektrograf, ale i přesto dokáže pořizovat snímky (třeba pro kalibraci nebo potvrzení nalezení cíle) – v tomto případě na vlnové délce 1,1 mikrometru. Tmavé oblasti, které můžeme vidět na části snímků z NIRSpec, jsou způsobeny strukturou pole mikrozávěrek. Jde o pole několika set tisíc ovladatelných závěrek, které se mohou otevírat a zavírat, čímž je možné vybrat, které světlo se pošle do spektrografu. Na závěr tu máme snímky z Fine Guidance Sensor, který sleduje hvězdy, aby bylo možné přesně zamířit observatoř na cíl. Jeho dva senzory se běžně nevyužívají pro vědecká pozorování, ale mohou pořídit kalibrační snímky, které zde vidíme. Tato data se nevyužijí pouze k vyhodnocení ostrosti snímků, ale i k přesnému měření a kalibraci drobných zkreslení a zarovnání mezi senzory, což je součástí celkového procesu kalibrace Webbových přístrojů.
Zdroj: https://blogs.nasa.gov/

Tým projde seznam cílů, které prošly předvýběrem a byly seřazeny podle důležitosti – o to se postarala mezinárodní pracovní skupina, jejímž cílem bylo, aby JWST procvičil své mimořádné schopnosti. Poté produkční tým přijme data od vědeckých týmů jednotlivých přístrojů a postará se o zpracování surových údajů do obrázků pro astronomy i veřejnost. „To, že mohu být součástí tohoto procesu, považuji za ohromné privilegium,“ přiznává Alyssa Pagan, která pracuje v STScI jako vývojářka vědeckých vizualizací a dodává: „Běžně trvá transformace surových dat z teleskopu na finální, čistý obrázek, který předává vědecky cenné informace o vesmíru přibližně několik týdnů až měsíc.“

Srovnání snímků ze Spitzerova teleskopu (nahoře) a JWST (dole) na vlnových délkách kolem 8 mikrometrů.
Zdroj: https://blogs.nasa.gov/

Ačkoliv se všichni již dlouho pečlivě připravují na první barevné vědecké snímky JWST, nový teleskop je natolik jedinečný a výkonný, že je mimořádně složité přesně předpovědět, jak konkrétně budou první snímky vypadat. „Samozřejmě, jsou tu věci, které očekáváme, že uvidíme, ovšem s novým teleskopem a takto infračervenými snímky v tak vysokém rozlišení, prostě a jednoduše nebudeme vědět, dokud to neuvidíme,“ avizoval hlavní vývojář vědeckých vizualizací z STScI, Joseph DePasquale.

Prvotní (již zveřejněné) snímky ze zarovnávací a kalibrační fáze již demonstrovaly nesrovnatelnou ostrost Webbova infračerveného zraku. Ovšem pozor! Očekávané nové snímky budou poprvé v plných barvách a také jako první ukáží kompletní vědecký potenciál teleskopu. Nepůjde však pouze o fotky. JWST bude pořizovat také spektroskopická data, která ukrývají pro astronomy cenné informace. Balík prvních fotek má zdůraznit vědecké okruhy, které inspirovaly misi a budou také středobodem navazujícího výzkumu – mladý vesmír, evoluce galaxií v průběhu času, životní cyklus hvězd a dalších světů. Dojde také ke zveřejnění všech dat z uvádění JWST do provozu – jde o údaje nasbírané během zarovnávání zrcadel a příprav přístrojů.

Oba snímky mlhoviny Carina pořídil Hubbleův teleskop. Ten vlevo je ve viditelné části spektra, ten vpravo pak v infračervené. Právě infračervený snímek ukazuje mnohem více hvězd, které ve viditelné části nebyly vidět.
Zdroj: https://farm6.staticflickr.com/

Jak již bylo uvedeno výše, zveřejnění prvních vědeckých pozorování znamená konec přípravné fáze, ale zároveň je to začátek fáze vědeckého provozu. Po pořízení prvních fotek začnou vědecká pozorování a bude pokračovat průzkum klíčových témat celé mise. Týmy se již přihlásily do výběrového řízení na využívání cenného pozorovacího času. Tomuto výběrovému řízení, které pokrývá první rok pozorování, se říká první cyklus. Pozorování byla pečlivě naplánována, aby byl pozorovací čas teleskopu využit co nejefektivněji. Tato pozorování budou znamenat skutečný začátek vědecké fáze – práce, kvůli které teleskop vznikl. Astronomové využijí JWST k pozorování infračerveného vesmíru, nasbíraná data budou analyzovat a poté své objevy zveřejní v odborných studiích. Kromě toho, co se už pro JWST chystá, jsou tu stále nečekané objevy, které astronomové nemohou očekávat. Třeba když v roce 1990 startoval americko-evropský Hubbleův teleskop, tak se o temné energii vůbec nevědělo. Dnes je to jedna z nejzajímavějších oblastí astrofyziky. A co teprve objeví Webb?

Dalekohled Jamese Webba má potenciál přinést přelomové objevy z mnoha oborů astronomie.
Zdroj: https://www.esa.int/
Překlad: Dušan Majer

Přeloženo z:
https://www.esa.int/

Zdroje obrázků:
https://www.esa.int/…/webb_wallpaper/23901371-1-eng-GB/Webb_wallpaper.jpg
https://www.esa.int/…/23880129-2-eng-GB/Webb_liftoff_on_Ariane_5.jpg
https://blogs.nasa.gov/…/2022/04/webb_img_sharpness_details_v2.png
https://blogs.nasa.gov/…/326/2022/05/spitzer_vs_webb_alt.png
https://farm6.staticflickr.com/5451/9511009080_60294d285f.jpg
https://www.esa.int/…/webb_science/23313991-1-eng-GB/Webb_science.jpg