Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb των NASA/ESA/CSA μας αποκάλυψε τη βαθύτερη, ευκρινέστερη υπέρυθρη εικόνα του μακρινού Σύμπαντος μέχρι στιγμής. Η εικόνα έχει περίπου το μέγεθος ενός κόκκου άμμου που κρατιέται στο μήκος του βραχίονα, και αποκαλύπτει χιλιάδες γαλαξίες σε μια μικροσκοπική λωρίδα του απέραντου Σύμπαντος. Αυτή η ευκρινέστατη εικόνα στο εγγύς υπέρυθρο έχει αναδείξει αμυδρές δομές σε εξαιρετικά μακρινούς γαλαξίες, και αποτελεί μια, άνευ προηγουμένου ματιά, σε γαλαξίες δισεκατομμυρίων ετών στο παρελθόν. Για πρώτη φορά επίσης, το τηλεσκόπιο κατέγραψε την λεπτομερή χημική σύνθεση των γαλαξιών στο πολύ πρώιμο Σύμπαν.
Πλέον γνωστό ως το «Πρώτο Βαθύ Πεδίο του Webb» (Webb’s First Deep Field), η περιοχή του σμήνους γαλαξιών SMACS 0723 βρίθει από χιλιάδες γαλαξίες, συμπεριλαμβανομένων των μικρότερων και πιο αμυδρών αντικειμένων που έχουν παρατηρηθεί ποτέ.
Η συνδυασμένη μάζα αυτού του σμήνους γαλαξιών λειτουργεί ως βαρυτικός φακός, μεγεθύνοντας πιο απομακρυσμένους γαλαξίες, συμπεριλαμβανομένων ορισμένων που δημιουργήθηκαν όταν το Σύμπαν είχε ηλικία λιγότερο από ένα δισεκατομμύριο ετη. Αυτό το βαθύ πεδίο, που λήφθηκε από την κάμερα εγγύς υπέρυθρης ακτινοβολίας (NIRCam) του Webb, είναι ένα μωσαϊκό από εικόνες σε διαφορετικά μήκη κύματος, συνολικής έκθεσης 12,5 ωρών, επιτυγχάνοντας βάθη σε υπέρυθρα μήκη κύματος πέρα από τα βαθύτερα πεδία του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble, που χρειάστηκαν εβδομάδες. Και αυτό είναι μόνο η αρχή!
Η εικόνα δείχνει το σμήνος γαλαξιών SMACS 0723 όπως ακριβώς ήταν πριν από 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια, ενώ διακρίνονται πολυάριθμοι γαλαξίες μπροστά και πίσω από το σμήνος.
Η NIRCam του Webb, μας επιτρέπει να παρατηρήσουμε μακρινούς γαλαξίες με πρωτοφανή ευκρίνεια. Διακρίνονται, για πρώτη φορά, μικροσκοπικές, αμυδρές δομές, όπως αστρικά σμήνη και νεφελώματα.
Το φως από αυτούς τους γαλαξίες χρειάστηκε δισεκατομμύρια χρόνια για να φτάσει σε εμάς. Κοιτάζουμε πίσω στο χρόνο, περίπου ένα δισεκατομμύριο χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, όταν παρατηρούμε τους νεότερους γαλαξίες σε αυτό το πεδίο. Εξαιτίας της διαστολής του Σύμπαντος, το φως των γαλαξιών μετακινήθηκε στα υπέρυθρα μήκη κύματος, εκεί ακριβώς όπου σχεδιάστηκε να παρατηρεί το Webb.
Ένα χαρακτηριστικό αντικείμενο στην εικόνα είναι τα διαστρεβλωμένα είδωλα, σαν τόξα, μακρινών γαλαξιών. Το ισχυρό βαρυτικό πεδίο ενός σμήνους γαλαξιών μπορεί να καμπυλώσει τις ακτίνες φωτός από πιο μακρινούς γαλαξίες πίσω του, ακριβώς όπως ένας μεγεθυντικός φακός λυγίζει και παραμορφώνει τις εικόνες. Τα αστέρια επίσης εμφανίζουν έντονες ακτίνες περίθλασης, καθώς είναι φωτεινότερα σε μικρότερα μήκη κύματος.
Το πεδίο απεικονίστηκε επίσης από το Mid-Infrared Instrument (MIRI) του Webb, το οποίο παρατηρεί στο μεσαίο υπέρυθρο φάσμα. Η εικόνα από το MIRI μας προσφέρει ένα καλειδοσκόπιο χρωμάτων, αναδεικνύοντας την σκόνη, ένα απαραίτητο συστατικό για το σχηματισμό άστρων και τελικά την ίδια τη ζωή. Οι γαλάζιοι γαλαξίες περιέχουν αστέρια, αλλά πολύ λίγη σκόνη, σε αντίθεση με τα ερυθρά αντικείμενα που είναι τυλιγμένα σε παχιά στρώματα σκόνης, ενώ οι πρασινωποί γαλαξίες είναι πλούσιοι σε υδρογονάνθρακες και άλλες χημικές ενώσεις. Οι αστρονόμοι θα είναι σε θέση να κατανοήσουν πώς σχηματίζονται, αναπτύσσονται και συγχωνεύονται οι γαλαξίες μεταξύ τους, και σε ορισμένες περιπτώσεις γιατί σταματούν να σχηματίζουν αστέρια εντελώς.
Εκτός από τη λήψη εικόνων, δύο από τα όργανα του Webb έλαβαν επίσης φάσματα, δεδομένα δηλαδή που αποκαλύπτουν τις φυσικές και χημικές ιδιότητες των αντικειμένων και θα βοηθήσουν τους ερευνητές να εντοπίσουν πολλές περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με μακρινούς γαλαξίες. Η συστοιχία μικροδιαφραγμάτων Near Infrared Spectrograph (NIRSpec) παρατήρησε 48 μεμονωμένους γαλαξίες ταυτόχρονα, μια νέα τεχνολογία που χρησιμοποιείται για πρώτη φορά στο διάστημα, αποκαλύπτοντας μια πληθώρα λεπτομερειών για τον καθένα. Τα δεδομένα αποκάλυψαν φως από έναν γαλαξία, που ταξίδεψε για 13,1 δισεκατομμύρια χρόνια πριν το συλλάβουν τα κάτοπτρα του Webb. Τα δεδομένα από το NIRSpec υπογραμμίζουν την λεπτομέρεια και την ποιότητα των φασμάτων των γαλαξιών στις επόμενες παρατηρήσεις του τηλεσκοπίου.
Τέλος, το Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS) του Webb χρησιμοποίησε φασματοσκοπία ευρέως πεδίου άνευ σχισμής, για να καταγράψει τα φάσματα όλων των αντικειμένων σε ολόκληρο το οπτικό πεδίο ταυτόχρονα, αποκαλύπτοντας έναν γαλαξία που εμφανίζει κατοπτρικό είδωλο.
Το σμήνος SMACS 0723 βρίσκεται στον αστερισμό των Ιστίων στον νότιο ουρανό.
Εικόνες: NASA, ESA, CSA, και STScI
https://esawebb.org/images/webb-first-deep-field/