Hyppää sisältöön

Uuden avaruusteleskooppi Webbin ensimmäinen kuva julkaistiin – viisi kysymystä ja vastausta kaikista uusista kuvista

Yhdysvaltain presidentti Joe Biden otti varaslähdön esittelemällä ensimmäisen uusista kuvista viime yönä. Loput julkaistaan tiistaina illalla Suomen aikaa.

Ensimmäinen julkistettu James Webb -avaruusteleskoopin ottama kuva hyvin kaukaisesta massiivisesta galaksijoukosta. Kuva: NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO Production Team
Jari Mäkinen

James Webb -avaruusteleskooppi lähetettiin avaruuteen puoli vuotta sitten 25. joulukuuta. Sen jälkeen laitetta on valmisteltu tieteellisiä havaintoja varten rauhallisesti ja perinpohjaisesti.

Aivan aluksi piukaksi, raketin nokkaan mahtuvaksi paketiksi tehty teleskooppi avattiin. Sen tenniskentän kokoinen aurinkosuoja levitettiin, ja suuren peilin sivuosat käännettiin paikalleen. Sitten peilin 18 kuusikulmaista osaa säädettiin tarkasti oikeaan muotoonsa.

Kevään aikana teleskoopin lämpötilan annettiin laskea mahdollisimman matalaksi ja sen jälkeen neljä tutkimuslaitetta otettiin käyttöön. Niiden kaikkiaan 17 erilaista toimintamoodia testattiin ja ne kalibroitiin.

Kaikki oli valmista viime viikolla, jolloin aloitettiin ensimmäiset tieteelliset havainnot; nyt julkistettavat kuvat ja tiedot ovat näiden havaintojen tulokset.

Webb-avaruusteleskoopin ohjauskeskus sijaitsee Yhdysvalloissa, Baltimoressa. Kuva: Bill Ingalls / NASA

Mitä nyt julkaistuilta kuvilta odotetaan ja miten Webb jatkaa työtään tästä eteenpäin? Kokosimme viisi kysymystä ja vastausta.

1. Mistä kohteista saadaan kuvia?

Nasa julkaisi viikonloppuna listan kohteista, joita tässä ensimmäisessä havaintojaksossa tutkittiin.

Presidentti Joe Biden ja varapresidentti Kamala Harris julkistivat selvästi nopeasti organisoidussa ja muiden kiireiden oheen järjestetyssä tilaisuudessa maanantain ja tiistain välisenä yönä Suomen aikaa kuvista ensimmäisen.

Kyseessä on erinomaisen kaunis kuva massiivisesta galaksijoukosta nimeltä SMACS 0723. Sen yksittäiset galaksit voimistavat ja taittavat valoa, joka tulee paljon kauempana joukon takana olevista galakseista. Kuva on koostettu useammasta eri infrapunaisen aallonpituudella otetusta kuvasta, joita on valotettu yhteensä 12,5 tuntia.

Tuloksena "syvimmälle" maailmankaikkeuden historiaan ulottuva kuva. Suurin osa kuvan valopisteistä on hyvin kaukana olevia galakseja. Tätä ennen lähimmäksi alkuräjähdystä on päässyt Hubble-avaruusteleskooppi samasta alueesta ottamillaan kuvilla.

Tiistaina julkaistaan tietoja neljästä muusta kohteesta.

Webb-teleskoopin tarkkaan suuntaukseen käytettävä kamera otti toukokuussa 2022 kuvia kahdeksan päivän aikana samaan aikaan kun NIRCam-kameralla otettiin kuvia tähdestä HD147980. Suuntauskameran kuvista tehtiin tämä kooste, missä on yhteensä 32 havaintotuntia ja tuloksena eräs "syvimmälle" maailmankaikkeuden historiaan ulottuva kuva. Suurin osa kuvan valopisteistä on hyvin kaukana olevia galakseja. Kuva: JWST

Kölisumu, eli Carina-sumu, on noin 8 500 valovuoden päässä Maasta sijaitseva suurikokoinen, hyvin monipuolinen kaasusumu. Sumu näkyy eteläisellä tähtitaivaalla Kölin tähdistössä. Sumun uumenissa on nuorimpia tunnettuja tähtiä, kuten myös hyvin suuria ja massiivisia tähtiä. Siellä on myös kaikkein kirkkain tiedossamme oleva Linnunradassa sijaitseva tähti.

WASP-96 b on eteläisellä tähtitaivaalla Feeniks-tähdistössä oleva eksoplaneetta, joka kiertää WASP-96 -tähteä. Kyseessä on suurikokoinen planeetta, joka koostuu pääosin kaasusta Jupiterin tapaan, mutta on jotakuinkin puolet massaltaan Jupiteriin verrattuna. Se on noin 1 150 valovuoden päässä Maasta ja se löydettiin vuonna 2014.

NGC 3132, eli eteläinen rengassumu, on Purjeen tähdistössä yli 2 000 valovuoden päässä meistä oleva planetaarinen sumu. Kyseessä on siis kuolleen tähden ympärilleen sinkoama kaasupilvi, joka laajenee koko ajan. Kyseessä on eräs parhaiten tutkittu planetaarinen sumu, joten Webbin tuloksia on helppo verrata tähänastisiin havaintoihin.

Stephanin kvintetti on viiden galaksin muodostama tiivis galaksijoukko Pegasuksen tähtikuviossa noin 290 miljoonan valovuoden päässä meistä. Neljä galakseista sijaitsee niin lähellä toisiaan, että niiden spiraalirakenne on mennyt rikki galaksien keskinäisen painovoiman vääntämänä. Viides ryhmän galakseista sattuu näkymään vain samalla suunnalla.

Webb-teleskoopin neljän havaintolaitteen ja suuntauskameran esimerkkikuvat tarkennuksen jälkeen. Kuva: JWST

2. Kuinka Webb ottaa kuvia?

Siinä missä Hubble-avaruusteleskooppi on tunnettu sen ottamista komeista kuvista, eivät Webbin ottamat kuvat tule olemaan samanlaisia. Huikeita kuvia saadaan varmasti, mutta ne on otettu infrapunavalon aallonpituusalueella. Maan päältä infrapunaista valoa on vaikea havaita, joten Webb suunniteltiin käyttämään sitä.

Webbissä on neljä erilaista havaintolaitetta, joihin valo ohjataan suuresta pääpeilistä. Ideana on hajoittaa valoa osiin ja tutkia eri aallonpituuksia tarkasti. Valokuvat otetaan eri suotimien läpi, jolloin tuloksena on useita hieman eri infrapunaisen aallonpituusalueilla olevia kuvia. Niitä yhdistämällä saadaan paljon tietoa kohteesta. Kuvia käsittelemällä saadaan myös komeita "tavallisia" kuvia – kuten esimerkiksi nyt julkaistavia komeita värikuvia.

Kaikki havainnot suunnitellaan tarkasti etukäteen, ja ennen ja jälkeen jokaisen kuvan otetaan myös kalibrointikuvia, joissa teleskoopilla kuvataan vertailun vuoksi kohdetta, joka tunnetaan hyvin.

NIRSpec-havaintolaite hajoittaa havaintokohteiden valon osiin ja pystyy havaitsemaan kerrallaan useita eri kohteita Kuva: ESA

3. Mitä iloa on spektrihavainnoista?

Kenties tärkeimpiä teleskoopin havaintoja ovat spektrihavainnot. Niissä kohteesta tuleva valo muutetaan käyräksi, mikä kertoo kuinka paljon mitäkin aallonpituutta kohteesta tulee. Näin saadaan esimerkiksi selville kohteessa olevia molekyylejä ja voidaan päätellä siellä vallitsevia olosuhteita.

Hubblen avaruusteleskooppiin on osunut paljon pieniä mikrometeoreja. Ne eivät ole haitanneet tutkimustyötä. Kuva: ESA

4. Webbiin on osunut mikrometeoreja. Ovatko ne vaarallisia?

Kyllä ja ei. Webb on varsin suuri kohde: sen noin 6,5 metriä halkaisijaltaan olevan peilin pinta-ala on noin 25 neliömetriä ja teleskoopin suuri aurinkosuoja on lähes tenniskentän kokoinen. On selvää, että niihin tulee osumaan mikrometeoroideja ja niistä on vähitellen haittaa. Tämä on otettu huomioon Webbiä suunniteltaessa, ja sen materiaalit on valittu siten, että teleskooppi kestäisi mahdollisimman hyvin törmäykset.

Luonnollisesti on mahdollista, että Webbiin osuu myös sen verran suuri kappale, että siitä on oikeasti haittaa. Tämä todennäköisyys on kuitenkin hyvin pieni.

Toukokuun 23. ja 25. päivien välissä yhteen peilisegmenttiin osunut hitunen oli sen verran suuri, että peili meni hetkellisesti hieman sivuun suuntauksesta. Tämä näkyi hyvin "peiliselfiessä", eli kuvassa, jonka avulla peiliä tarkkaillaan. Kuva: JWST (Nasa/ESA/CSA)

5. Millaisia uusia tietoja Webbiltä odotetaan, kunhan se pääsee vauhtiin?

Ensimmäisten kuvien julkaisun mediahässäkän jälkeen teleskoopin käyttöönoton aikana kerätyt tiedot ja havainnot julkaistaan 13. heinäkuuta. Tästä alkaen teleskooppi alkaa tehdä rutiininomaisesti havaintoja kohteista, joita tähtitieteilijät ympäri maailman ovat ehdottaneet jo vuosien ajan; vain parhaat ja kiinnostavimmat ehdotukset on hyväksytty.

Webb-avaruusteleskoopin rakentaminen ja testaaminen kesti paljon kauemmin kuin suunniteltiin, mutta se on jo nyt osoittanut olleensa odottamisen väärti. Kuva: Nasa

Webb tulee havaitsemaan paljon erilaisia kohteita oman aurinkokuntamme planeetoista ja pienkappaleista aina maailmankaikkeuden kaukaisimpiin galakseihin. Webb on jotakuinkin sata kertaa tehokkaampi kuin Hubblen avaruusteleskooppi, joten luvassa on todennäköisesti todella kiinnostavia havaintoja – kenties jopa mullistuksia. Erityisen jänniä tulevat olemaan eksoplaneettahavainnot.

Peter Rumler on tyytyväinen, kun avaruusteleskooppi on saatu nyt insinöörien käsistä tähtitieteilijöiden rutiinikäyttöön. Kuva: Jari Mäkinen / Yle

Euroopan avaruusjärjestön puolelta hankkeen projektipäällikkönä toimiva Peter Rumler kertoi maanantaina Ylelle, että teleskooppi on paljon odotettua paremmassa kunnossa ja ellei mitään yllättävää tapahdu, se saattaa pystyä toimimaan yli 20 vuoden ajan.

– Tiistaina julkaistavia kuvia kannattaa odottaa. Ne osoittavat, että tämä on ollut vaivan väärti. Kunhan tähtitieteilijät oppivat käyttämään teleskooppia sekä sen tutkimuslaitteita vielä paremmin, saadaan vielä näitäkin upeampia tuloksia.

Mitä ajatuksia uutinen herättää? Voit keskustella aiheesta 12.7. klo 23 asti.

Aiheesta lisää:

Avaruusteleskooppi James Webb saavutti kohteensa

Avaruusteleskooppi Webb on valmis hommiin – kahden viikon riskialtis alku on sujunut odotettua paremmin

Suosittelemme sinulle