V pondělí 11. července jsme se dozvěděli, že alespoň jeden snímek z vesmírného dalekohledu Jamese Webba bude uveřejněn už ve 23:00 našeho času, tedy téměř o den dříve, než bylo původně oznámených 16:30 v úterý 12. července. Ihned se v našich hlavách začaly rojit spekulace, s čím prezident Spojených států přijde. Přeci jenom, dlouho dopředu bylo známo alespoň to, že snímky, o kterých se bude hovořit, pokrývají široké spektrum objektů, od nejstaršího světla z dob právě vzniklého vesmíru, přes snímky mlhovin až po spektrum atmosféry exoplanety. Nabízela se odpověď, že by mohlo jít o nejhlubší pohled do vesmíru vůbec, jaký dosud máme. Tím je Hubbleovo extrémně hluboké pole. Snímek mladých galaxií z vesmíru krátce po velkém třesku. Bylo by stylové, kdyby přišlo porovnání s výkonem nového dalekohledu JWST. Nakonec jsme se dočkali po půlnoci 12. 7. 2022 a v přímém přenosu nám byl odhalen snímek velmi vzdálených galaxií, jejichž světlo bylo deformováno gravitací blíže ležící kupy galaxií.

První snímek z JWST

Na snímku je oblast oblohy, jak se vyjádřil Bill Nelson, šéf NASA, velká asi jako zrnko písku, když jej podržíme na natažené ruce. Přesto je zde nepřeberné množství velmi vzdálených galaxií. A gravitace těchto galaxií zobrazuje ještě mnohem starší světlo galaxií za ní. Hvězd, které vznikly krátce po velkém třesku. Zde je snímek v plném rozlišení!

První snímek z JWST, přezdívaný První Webbovo hluboké pole, ukazuje gravitační čočku kupy galaxií SMACS J0723.3-7327. Ta svou gravitací zesiluje světlo vzdálených objektů za ní. Vidíme tak extrémně vzdálené objekty z dob, kdy ve vesmíru vznikly jedny z prvních objektů. Oblast je velká jen zhruba 2,4 úhlové minuty. Do snímku by se vešel kotouček velké planety, jako je Jupiter, asi třikrát. Tedy opravdu titěrně malé zrnko písku v dlani natažené ruky. Neuvěřitelné.

Vědci uvádí, že galaktická kupa (tedy ty bližší galaxie uprostřed snímku), která vytváří onu gravitační čočku, jsou od nás 4,24 miliardy světelných roků. Odhadují to na základě červeného posuvu ve spektru těchto galaxií. Odhad, jak vzdálené galaxie vidíme v pozadí (ony protáhlé deformované čárky), na ten ještě musíme počkat. Mohly by to být objekty z doby méně než 400 milionů let po velkém třesku, tedy 13,4 miliardy světelných roků daleko, ale je to jen spekulace. Musíme počkat na odborný komentář.

Pro srovnání přikládáme snímek této oblasti oblohy z HST (Hubbleova vesmírného dalekohledu) v blízkém infračerveném oboru (tedy dost podobném tomu, co snímal JWST):

Oba snímky jsme zkusili vložit přes sebe a udělat animaci, jak obrovský je rozdíl v tom, jak snímá JWST za řekněme 12,5 hodiny vs. HST za několik týdnů. Srovnáváme sice nesrovnatelné, ale dali jsme přes sebe nejlepší dostupné snímky. Viz animace od Honzy Valečka a Martina Gembece.

Galaktické kupy se skládají nejen z viditelné hmoty, která tvoří hvězdy, a tedy i celé galaxie, které na snímku vidíme, ale také z neviditelné skryté látky, o jejíž podstatě nevíme nic, ale je známo, že svojí gravitací působí na viditelnou hmotu. Tato temná hmota pomáhá ohýbat záření objektů nacházejících se za těmito kupami galaxií.

Ohyb světla v silném gravitačním poli předpověděl v r. 1911 Albert Einstein a astronomové se pokoušeli to dokázat při pozorování úplného zatmění Slunce. Hvězdy se na snímku jeví v trochu jiné pozici než na snímku v noci bez přítomnosti naší hvězdy. První, kdo to dokázal vyfotit byla expedice Arthura Eddingtona v roce 1919.

Také dalekohled Jamese Webba tedy využil zesílení záření pomocí takové obří vesmírné čočky. Objekty na snímku budou dosud nejslabší, jaké kdy byly pozorovány, a tedy i nejvzdálenější, protože za touto kupou galaxií se nachází objekty, které vypadají tak, jak vypadal vesmír krátce poté, co vznikl.

A na jaké snímky se pravděpodobně můžeme těšit v úterý po 16:30 našeho času?

Exoplaneta WASP-96b

Jde o planetu u jiné hvězdy. Je složená převážně z plynu a obíhá hvězdu vzdálenou asi 1 150 světelných let od Země.

Exoplanetu označenou WASP-96b se podařilo najít v roce 2013. Pozdější pozorování odhalila zajímavé vlastnosti tohoto plynného obra. Je totiž o něco větší než náš Jupiter, ale hmotností je srovnatelný spíše s planetou Saturn. Jeho hustota je tedy velmi nízká. Astronomové říkají, že to je takový horký nafouknutý Saturn.

Zajímavé je, že v jeho spektru nebyly pozorovány projevy případného výskytu oblačnosti. Potvrdila to pozorování pomocí evropské soustavy dalekohledů VLT v Chile.

Doposud jsme mohli pozorovat „světelný otisk“ hvězdy se stopami atmosféry její planety, když přecházela přes její kotouč. Dalekohled JWST je ideálně vybaven pro pozorování atmosfér horkých planet. Bude velmi zajímavé, jak nám tato pozorování upřesní. Jsou zde alespoň nějaká oblaka? Z čeho se atmosféra skládá?

Jižní prstencová mlhovina

Tzv. planetární mlhovina NGC 3132 je rozpínající se oblak plynu a prachu obklopující umírající hvězdu, která byla kdysi podobná našemu Slunci.

Název planetární mlhovina se může jevit zavádějící, ale astronomům pozorujícím v minulosti zkrátka připomínaly kotoučky planet. Ve skutečnosti jde o obrovský oblak hmoty bývalé hvězdy. Rozměr oblaku, který na snímku pozorujeme je polovina světelného roku, tedy nepředstavitelných 4 733 miliard km. Plyn se navíc rozpíná rychlostí asi 15 km/s.

Snímek byl obarven uměle podle teploty pozorovaných plynů. Modrá představuje nejvíce horký plyn, nacházející se ve vnitřních částech mlhoviny. Červená odpovídá nejchladnějšímu plynu ve vnějších částech mlhoviny. HST také zobrazil filament chladného prachu, který se utvořil díky expanzi plynu. Je tvořen mnoha prvky, které tvořily dávnou hvězdu, například uhlíkem. Jednou takovou mlhovinu utvoří i naše Slunce, ale stane se tak až za 6 miliard let.

Stephanův kvintet

Jde o jednu z prvních objevených kompaktních skupin galaxií. V dalekohledu zde pozorujeme 5 galaxií, přičemž 4 se k sobě pravidelně navzájem přibližují a vzdalují (navzájem interagují). Dochází zde tedy k intenzivní tvorbě nových hvězd.

Galaxie se ve vesmíru navzájem potkávají a jejich hmota se může při takové kolizi prolínat. V takovém místě pozorujeme nově se rodící hvězdy (na snímku často modré oblasti plné zářivých hvězd). Příkladem takové dvojice je také známá Vírová galaxie M51 (též NGC 5194) se svým průvodcem NGC 5195. O této podstatě ovšem neměli astronomové v době jejich objevu v roce 1773 ponětí.

První skupinu kolidujících galaxií tak astronomové objevili až v roce 1877 a šlo právě o tzv. Stephanův kvintet. Galaxie NGC 7320 se před ostatní jen náhodně promítá a nachází se „jen“ 39 milionů světelných roků daleko. Ostatní galaxie jsou k sobě gravitačně vázány (NGC 7317, NGC 7318a, NGC 7318b a NGC 7319) a leží asi 300 milionů světelných roků od nás.

Můžeme se těšit, že JWST nám odhalí více informací o regionech, kde se intenzivně rodí nové hvězdy. Možná poodhalí více informací o aktivním galaktickém jádru NGC 7319. Pozorování mohou odhalit něco více i o naší Mléčné dráze, která je nejspíše výsledkem takových srážek a jednou se prolne její hmota se sousední galaxií v Andromedě.

Mlhovina Carina

Známý objekt kolem hvězdy éta Carinae je nejjasnější mlhovina na obloze, od nás nepozorovatelná. Je to hvězdná porodnice.

Snímek této mlhoviny je možné pořídit již z Kanárských ostrovů. Na obloze se nachází v oblasti bývalé lodi Argonautů. Ta byla později rozdělena na souhvězdí, která u nás vystupují v zimě nízko nad obzor, a sice Lodní záď vlevo od známého Velkého psa s hvězdou Sirius a také souhvězdí Plachty, které u nás ale prakticky nelze pozorovat. Souhvězdí Carina je česky Lodní kýl a ten je již celý schován pod naším obzorem.

Mlhovina je od nás vzdálena asi 8 500 světelných roků, což je ve srovnání se známou Velkou mlhovinu v Orionu celkem daleko (ta je vzdálena asi 1345 sv. roků). Jedná se tedy o jednu z největších mlhovin v naší Galaxii. Každá taková mlhovina je doslova porodnicí hvězd a kolem nich vznikajících planet. Tvoří ji obří mračna plynu a prachu a září hlavně v červené barvě ionizovaného vodíku.

Nachází se zde mnoho pozoruhodných objektů. Například nejmladší otevřené hvězdokupy – místa právě zrozených hvězd, starých asi půl milionu roků. Najdeme zde jedny z nejzářivějších hvězd vůbec, hvězdné veleobry produkující velmi silné ultrafialové záření. Takové hvězdy brzy explodují jako supernovy, stlačí okolní plyn a prach a dají vzniknout novým hvězdám. Není pochyb, že jakýkoli detailní pohled do této mlhoviny bude vzrušujícím zážitkem. Zvláště když JWST je schopen vidět i skrz mračna prachu, která jsou jinak pro naše oko neprostupná.

Zdroje informací:
https://www.nasa.gov/
https://hubblesite.org/
https://esahubble.org/
https://archive.stsci.edu/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/sites/default/files/styles/full_width_feature/public/thumbnails/image/main_image_deep_field_smacs0723-5mb.jpg
https://archive.stsci.edu/prepds/relics/color_images/smacs0723-73.html
https://s.yimg.com/os/creatr-uploaded-images/2021-01/84b53ea0-5f13-11eb-afbe-0f40f9d1bd7f
https://esahubble.org/images/opo9839a/
https://hubblesite.org/contents/media/images/2009/25/2606-Image.html
https://hubblesite.org/contents/media/images/2007/16/2099-Image.html