Četvrta godišnjica lansiranja svemirskog teleskopa James Webb: virtualni let kroz kozmičke prizore

Na četvrtu godišnjicu lansiranja NASA/ESA/CSA svemirskog teleskopa James Webb, Europska svemirska agencija (ESA) obilježava važan jubilej posebnim videom koji gledatelje vodi na virtualno putovanje kroz najimpresivnije prizore svemira snimljene ovim teleskopom. Riječ je o kompilaciji „zoomova“ u kojima se prizori maglica, zvjezdanih rodilišta, udaljenih galaksija i masivnih jata galaksija postupno približavaju, stvarajući dojam da promatrač leti među kozmičkim strukturama poput putnika u zamišljenom svemirskom brodu.

Novi video nadovezuje se na niz spektakularnih slika i znanstvenih otkrića koja je James Webb Space Telescope (JWST) ostvario otkako je 25. prosinca 2021. poletio na raketi Ariane 5 s Europskog svemirskog postrojenja u Francuskoj Gvajani. Lansiranje iz Europe’s Spaceporta potvrdilo je ključnu ulogu Europe u zajedničkom projektu NASA-e, ESA-e i Kanadske svemirske agencije (CSA), dok je sama misija u međuvremenu radikalno promijenila način na koji promatramo svemir.

Od božićnog lansiranja do zrelog znanstvenog opservatorija

James Webb osmišljen je kao nasljednik svemirskog teleskopa Hubble, ali ne i njegova kopija. Webb ne promatra svemir ponajprije u vidljivoj svjetlosti, nego u infracrvenom dijelu spektra, što mu omogućuje da prodre kroz oblake plina i prašine i zaviri u regije koje su prije bile zaklonjene. Njegovo zrcalo promjera 6,5 metara, sastavljeno od 18 šesterokutnih segmenata presvučenih zlatom, najveće je ikada poslano u svemir na jednoj opservatorijskoj misiji.

Nakon uspješnog lansiranja na Arianeu 5, teleskop je tijekom nekoliko tjedana razvio svoj višeslojni sunčev štit veličine teniskog terena i uputio se prema drugoj Lagrangeovoj točki (L2), oko 1,5 milijuna kilometara od Zemlje. Tamo djeluje u termički stabilnom okruženju, zaštićen od Sunčeve topline, što je nužno kako bi osjetljivi instrumenti mogli registrirati vrlo slabo infracrveno zračenje udaljenih objekata.

Prve znanstvene slike, uključujući sada legendarno duboko polje SMACS 0723, objavljene su u srpnju 2022. i odmah pokazale da Webb može snimiti najdublje i najoštrije infracrvene poglede na svemir do danas. Od tada do kraja 2025. teleskop kontinuirano isporučuje podatke o nastanku zvijezda i planeta, evoluciji galaksija i kemijskom sastavu udaljenih svjetova.

Virtualno putovanje kroz Webbove „kozmičke krajolike”

ESA-in rođendanski video „Fly through Webb’s cosmic vistas“ zamišljen je kao vođeno putovanje kroz neke od najpoznatijih i najfotogeničnijih ciljeva teleskopa. Umjesto statičnih slika, promatrač dobiva dinamične „zaron“ kadrove: kamera se postupno približava detaljima na Webbovim fotografijama, uvodeći privid trodimenzionalne dubine. Na taj način javnost može intuitivnije shvatiti razmjere struktura koje se protežu desecima ili stotinama svjetlosnih godina.

Putovanje počinje unutar naše galaksije, Mliječne staze. Među zaustavljanjima su brojne regije u kojima nastaju nove zvijezde – od dramatičnih „kozmičkih litica” u maglici Carina do gustih oblaka plina u Orlonovoj maglici i ikoničnih Stupova stvaranja u Orlovoj maglici. Webbove infracrvene kamere ondje otkrivaju stotine mladih zvijezda, od kojih su mnoge još uvijek ugniježđene u gustim stupovima plina i prašine.

U videu se pojavljuju i drugi spektakularni prizori: ostatci eksplodiranih zvijezda, kompleksne strukture u okolini masivnih zvijezda te mlazovi materijala koji označavaju rađanje novih zvjezdanih sustava. Svaki „zaron“ u sliku završava kratkim zadržavanjem na detalju – mladom klasteru zvijezda, prozirnom oblaku oblikovanom udarima zračenja ili svijetlom točkom koja skriva novonastalu zvijezdu ili kompaktan objekt.

Od maglica do najudaljenijih galaksija

Nakon što „napusti“ granice Mliječne staze, virtualno putovanje nastavlja se u duboki svemir, u područja gdje Webb bilježi svjetlost koja je krenula na put prije više od 10 ili čak 13 milijardi godina. Tamo dominiraju prizori međudjelujućih galaksija, izduženih lukova nastalih gravitacijskim lećama i masivnih jata galaksija u kojima gravitacija prelama svjetlo objekata u pozadini.

Jedno od upečatljivih zaustavljanja u takvim vizualnim prikazima su masivna jata poput SMACS 0723 ili Abell S1063, u kojima se zbog ogromne mase svjetlost udaljenih galaksija savija i rasteže u karakteristične lukove. Takvi prizori, koje Webb registrira u infracrvenoj svjetlosti, omogućuju astronomima da proučavaju raspodjelu tamne tvari i da dokuče kako su se prve galaksije oblikovale i rasle u ranom svemiru.

Video također podsjeća na Webbovu ulogu u proučavanju interakcija među galaksijama. Sudari i spajanja galaksija, poput parova koje Webbova kamera vidi kao vrtloge plina i prašine ispresijecane mladim zvijezdama, ključni su za razumijevanje nastanka masivnih spiralnih i eliptičnih galaksija koje danas promatramo u svemiru.

Teleskop koji mijenja udžbenike iz kozmologije i astrofizike

Četiri godine nakon lansiranja, JWST više nije „novi“ instrument, nego pouzdani radni konj svjetske astronomije. U tom razdoblju već je zabilježio niz otkrića koja izravno mijenjaju znanstvene modele o ranom svemiru. Proučavanje najudaljenijih galaksija pokazalo je da se neke od njih formiraju mnogo brže i postaju masivnije nego što su teoretičari očekivali, što je otvorilo pitanje kako su prve zvijezde i crne rupe utjecale na evoluciju kozmičke strukture.

Najnovija promatranja upućuju i na postojanje tzv. „čudovišnih“ prvih zvijezda, tisućama puta masivnijih od Sunca, koje su možda u ranom svemiru živjele vrlo kratko i potom se urušile u crne rupe. Analiza kemijskog sastava dalekih galaksija sugerira da su te primordijalne zvijezde mogle stvarati velike količine elemenata poput dušika, ostavljajući prepoznatljiv trag u spektrima koje Webb danas bilježi.

Osim galaksija, teleskop je donio i sasvim novi pogled na egzoplanete – planete koji kruže oko drugih zvijezda. Promatrajući kako svjetlost zvijezde prolazi kroz atmosferu planeta, Webb je u nekoliko slučajeva detektirao vodenu paru, ugljikov dioksid i druge molekule, pa čak i neobične pojave poput dvostrukih repova helija koji izmiče s atmosfere ekstremno vrućih plinovitih divova. Takvi podaci pomažu znanstvenicima da razumiju kako se planeti oblikuju, mijenjaju i u nekim slučajevima polako gube svoje atmosfere.

Europski doprinos i uloga lansirnog centra u Francuskoj Gvajani

Europska svemirska agencija jedan je od tri glavna partnera u misiji James Webb. Osim što je osigurala raketu Ariane 5 i lansiranje, Europa je isporučila i ključne znanstvene instrumente, poput spektrografa NIRSpec te doprinijela razvoju instrumenta MIRI koji promatra svemir u srednjem infracrvenom području. Zahvaljujući tim uređajima, Webb može mjeriti kemijski sastav plina i prašine, temperaturu egzoplaneta i strukturu najhladnijih područja u svemiru.

Lansiranje je izvedeno iz Kouroua u Francuskoj Gvajani, gdje se nalazi Europe’s Spaceport, zajedničko lansirno središte država članica ESA-e. Ovo tropsko područje blizu ekvatora idealno je za lansiranje teških tereta u geostacionarnu ili duboku svemirsku orbitu. Iako je riječ o visoko specijaliziranom tehničkom kompleksu, okolno područje posljednjih je godina postalo i sve privlačnija destinacija za entuzijaste svemirskih lansiranja i znanstveni turizam, pri čemu posjetitelji često kombiniraju obilazak svemirskog centra s prirodnim znamenitostima Amazonskog bazena i prilagođenim smještajem za posjetitelje lansirnog centra u Francuskoj Gvajani.

Jačanje europske uloge u ovakvim misijama ima i gospodarsku dimenziju. Razvoj zahtjevne optike, detektora i kriogenih sustava uključuje stotine tvrtki, sveučilišta i istraživačkih instituta diljem Europe. To stvara nova visokokvalificirana radna mjesta, ali i potiče inovacije koje se kasnije primjenjuju u medicinskoj dijagnostici, komunikacijama ili industrijskoj automatizaciji.

Znanost u službi javnosti: kako građani mogu doživjeti Webb

Od prvog dana ESA, NASA i CSA naglašavaju da je James Webb, iako iznimno složen i skup instrument, u konačnici javno dobro. Sve znanstvene slike i veliki dio podataka objavljuju se javno, a profesionalni vizualizacijski timovi pretvaraju surove znanstvene mjere u slike koje su razumljive i privlačne širokoj publici. Upravo je novi video „Fly through Webb’s cosmic vistas“ primjer takvog pristupa – kombinira znanstvenu točnost s estetski dojmljivom prezentacijom.

Video je dostupan na službenim kanalima ESA-e i NASA-e te na YouTubeu, gdje ga svatko može pogledati i zaustaviti u bilo kojem trenutku kako bi proučio detalje pojedinih prizora. Gledatelji tako mogu „putovati“ od maglice Carina do Stupova stvaranja, pa dalje do udaljenih galaksijskih jata, bez napuštanja vlastitog doma. Za one koji žele otići korak dalje, službene mrežne stranice teleskopa nude interaktivne preglednike slika, obrazovne materijale i vodiče za nastavnike.

Interes javnosti za ove sadržaje posebno se pojačava u vrijeme važnih jubilarnih datuma, poput godišnjice lansiranja ili objave novih ključnih otkrića. U tim razdobljima raste i turistički interes za posjet centrima koji su povezani sa svemirskim misijama – od prostora za popularizacijske izložbe u europskim metropolama do lokacija poput Francuske Gvajane, gdje posjetitelji planiraju putovanja koja uključuju promatranje lansiranja i prilagođeni smještaj blizu mjesta događaja.

Učionica budućnosti: Webb kao alat za obrazovanje

James Webb nije samo teleskop za stručnjake; on postaje i snažan edukativni alat. Profesori fizike i prirodoslovlja diljem svijeta koriste Webbove slike kako bi učenicima objasnili pojmove poput infracrvenog zračenja, evolucije zvijezda ili gravitacijskih leća. Učenici tako dobivaju priliku vidjeti konkretne primjere nastanka zvijezda u maglicama, sudara galaksija ili nabreklih supernova, umjesto apstraktnih dijagrama iz udžbenika.

ESA i NASA redovito objavljuju posebne obrazovne pakete u kojima nude prijedloge aktivnosti za nastavu, od jednostavnih eksperimenata s toplinskim kamerama do složenijih projekata analize stvarnih podataka. Škole i fakulteti organiziraju javna predavanja, radionice i „noći astronomije“ tijekom kojih se Webbove slike projiciraju na velika platna, a stručnjaci objašnjavaju što se točno krije iza svake šarene mrlje ili blještave točkice na fotografijama.

Za mnoge mlade ljude upravo takav susret s najnovijim otkrićima može biti poticaj da kasnije upišu studije fizike, računarstva, inženjerstva ili matematike te da se uključe u projekte poput Jamesa Webba. Oni koji pak u svemiru vide prvenstveno avanturu i inspiraciju, sve češće planiraju putovanja do znanstvenih centara i planetarija diljem svijeta, gdje uz tematske programe i prilagođen smještaj za posjetitelje znanstvenih atrakcija mogu doživjeti astronomiju iz prve ruke.

Što slijedi u sljedećem desetljeću Webbove misije

Iako je izvorno planirano da Webb radi najmanje pet godina, izvrsno stanje goriva i sustava navodi stručnjake na procjene da bi teleskop mogao biti operativan 15 ili čak 20 godina. To znači da će današnji novorođeni teleskopi i instrumenti na Zemlji i u svemiru odrastati u znanstvenoj eri u kojoj je Webb jedan od temeljnih referentnih alata.

U narednim godinama planiraju se kampanje promatranja kojima će se dodatno istražiti najranije galaksije, pojave poput kratkotrajnih bljeskova gama-zračenja u vrlo mladom svemiru, ali i detaljnija ispitivanja atmosfera stjenovitih egzoplaneta u naseljivim zonama oko crvenih patuljaka. Ako se pokaže da Webb može prepoznati tragove molekula povezanih s biološkom aktivnošću, poput kombinacija kisika, metana i metanola, to bi moglo označiti početak nove ere potraga za životom izvan Sunčeva sustava.

U međuvremenu će slike i videozapisi, poput najnovijeg ESA-inog „leta kroz kozmičke prizore“, i dalje podsjećati javnost da se iza svakog znanstvenog podatka krije i snažna estetska dimenzija. Kozmičke maglice, jata galaksija i tragovi davno eksplodiranih zvijezda ne govore samo o fizici i kemiji svemira, nego i o ljudskoj znatiželji koja nas potiče da ustrajno tražimo odgovore na pitanja o podrijetlu i sudbini kozmosa.

Četvrta godišnjica lansiranja Jamesa Webba stoga nije tek simbolična obljetnica. Ona označava trenutak u kojem teleskop iz faze „novog igrača“ definitivno prelazi u kategoriju ključne infrastrukture moderne astronomije, a istodobno potvrđuje da ulaganje u znanost – od lansirnog centra u Francuskoj Gvajani do laboratorija diljem svijeta – donosi rezultate koji nadilaze granice pojedinih država i generacija.

Izvori:
- Europska svemirska agencija (ESA) – osnovne informacije o misiji James Webb i ulozi Europe u lansiranju iz Francuske Gvajane (link)
- ESA/Webb – službene stranice teleskopa, slikovni i video materijali te pregled prvih znanstvenih rezultata (link)
- NASA – kronologija lansiranja i dubokog polja SMACS 0723 te opis Webbovih instrumenata i znanstvenih ciljeva (link)
- Space.com i drugi specijalizirani portali – analize Webbovih snimaka dubokih polja, jata galaksija i ranog svemira, uključujući primjere gravitacijskih leća i „najranijih galaksija” (link)
- Znanstvene vijesti o nedavnim rezultatima JWST-a – istraživanja egzoplaneta, „čudovišnih” prvih zvijezda i ranih supernova u kombinaciji s podacima ESA/Webb i NASA-e (link)