In 2022 bracht de James Webb Space Telescope ons nieuwe kijk op de kosmos

Dit jaar betekende het einde van een decennia lang wachten voor astronomen. De James Webb Space Telescope is eindelijk in actie.

De telescoop, die in december 2021 is gelanceerd, heeft in juli zijn eerste wetenschappelijke gegevens vrijgegeven (SN: 8/13/22, p. 30) en begon onmiddellijk de verwachtingen van astronomen te overtreffen.

“We hebben ons gerealiseerd dat James Webb 10 keer gevoeliger is dan we hadden voorspeld” voor sommige soorten waarnemingen, zegt astronoom Sasha Hinkley van de Universiteit van Exeter in Engeland. Zijn team bracht in september het eerste directe beeld van een exoplaneet van de telescoop (SN: 24-09-22, p. 6). Hij prijst “de mensen die zo hard hebben gewerkt om dit goed te krijgen, om iets ter grootte van een tennisbaan met een raket de ruimte in te lanceren en deze gevoelige machine perfect te laten werken. En ik voel me ongelooflijk gelukkig dat ik hiervan de begunstigde ben.

De telescoop, ook bekend als JWST, is ontworpen om verder terug te kijken in de geschiedenis van de kosmos dan ooit tevoren (SN: 10/9/21 & 10/23/21, p. 26). Hij is groter en gevoeliger dan zijn voorganger, de Hubble-ruimtetelescoop. En omdat het in veel langere golflengten van licht kijkt, kan JWST verre en gesluierde objecten waarnemen die voorheen verborgen waren.

JWST heeft de eerste paar maanden besteed aan het verzamelen van ‘early-release’ wetenschappelijke gegevens, waarnemingen die de verschillende manieren testen waarop de telescoop kan zien. “Het is een heel, heel nieuw instrument”, zegt Lamiya Mowla, een astronoom aan de Universiteit van Toronto. “Het zal enige tijd duren voordat we alle verschillende observatiemodi van alle vier de instrumenten aan boord kunnen karakteriseren.”

Die behoefte aan testen plus de opwinding heeft in deze onstuimige begintijd tot enige verwarring geleid bij astronomen. Er was zo veel vraag naar gegevens van de telescoop dat de operators nog niet alle detectoren hadden gekalibreerd voordat ze gegevens vrijgaven. Het JWST-team levert kalibratie-informatie zodat onderzoekers de gegevens goed kunnen analyseren. “We wisten dat er kalibratieproblemen zouden optreden”, zegt Mowla.

De onbewerkte cijfers die wetenschappers uit enkele van de eerste afbeeldingen hebben gehaald, kunnen uiteindelijk enigszins worden herzien. Maar de foto’s zelf zijn echt en betrouwbaar, ook al is er enige kunstzinnigheid nodig om de infraroodgegevens van de telescoop om te zetten in kleurrijk zichtbaar licht (SN: 17/03/18, p. 4).

De verbluffende foto’s die volgen zijn enkele van de eerste grootste hits van het glanzende nieuwe observatorium.

Diepe ruimte

JWST heeft de diepste beelden tot nu toe van het universum vastgelegd (hierboven). Galaxy cluster SMACS 0723 (blauwere sterrenstelsels) is 4,6 miljard lichtjaar van de aarde verwijderd. Het fungeert als een gigantische kosmische lens, waardoor JWST kan inzoomen op duizenden nog verder weg gelegen sterrenstelsels die 13 miljard jaar geleden schenen (de rodere, meer uitgerekte sterrenstelsels). De verre sterrenstelsels zien er anders uit in het midden-infraroodlicht (linksboven) dat wordt opgevangen door het MIRI-instrument van de telescoop dan in het nabij-infraroodlicht (rechtsboven) dat wordt opgevangen door NIRCam. De eerste volgt stof; de tweede, sterrenlicht. Vroege sterrenstelsels hebben sterren maar heel weinig stof.

Ringen rond Neptunus

JWST is gebouwd om over enorme kosmische afstanden te turen, maar het biedt ook nieuwe glimpen van onze buren in het zonnestelsel. Deze foto van Neptunus was de eerste keer in meer dan 30 jaar dat zijn delicaat ogende ringen van dichtbij werden bekeken (SN: 11/5/22, p. 5).

Onder druk

De ringen in deze verbazingwekkende afbeelding zijn geen optische illusie. Ze zijn gemaakt van stof en elke acht jaar wordt er een nieuwe ring toegevoegd wanneer de twee sterren in het midden van de afbeelding dicht bij elkaar komen. Een van de sterren is een Wolf-Rayet-ster, die zich in de laatste fase van zijn leven bevindt en stof uitblaast. Door de cyclische stoffige uitbarstingen konden wetenschappers voor het eerst rechtstreeks meten hoe de druk van sterlicht stof ronddrijft (SN: 19/11/22, p. 6).

Galaxy hit-and-run

Met de ongekende gevoeligheid van JWST zijn astronomen van plan om de vroegste sterrenstelsels te vergelijken met modernere sterrenstelsels om erachter te komen hoe sterrenstelsels groeien en evolueren. Deze galactische ineenstorting, waarvan het belangrijkste overblijfsel bekend staat als het Cartwheel-stelsel, toont een stap in dat epische proces (SN Online: 8/3/22). Het grote centrale sterrenstelsel (rechts in de bovenstaande composietafbeelding) is door het midden doorboord door een kleinere die het tafereel ontvluchtte (niet in beeld). De Hubble-ruimtetelescoop maakte eerder een zichtbaar lichtbeeld van de scène (bovenste helft). Maar met zijn infrarode ogen heeft JWST veel meer structuur en complexiteit onthuld in het binnenste van de melkweg (onderste helft).

Exoplaneet portret

De gasreus HIP 65426b was de eerste exoplaneet waarvan het portret werd gemaakt door JWST (elke inzet toont de planeet in een andere lichtgolflengte; het stersymbool toont de locatie van de moederster van de planeet). Dit beeld, vrijgegeven door astronoom Sasha Hinkley en collega’s, ziet er niet uit vergeleken met sommige van de andere spectaculaire vergezichten van de ruimte van JWST. Maar het zal aanwijzingen geven over waar de atmosfeer van de planeet van gemaakt is en het toont het potentieel van de telescoop om meer van dit soort werk te doen op nog kleinere, rotsachtige exoplaneten (SN: 24-09-22, p. 6).

Schud het stof eraf

Een andere klassieke Hubble-afbeelding die door JWST is bijgewerkt, is de Pillars of Creation. Toen Hubble dit stervormingsgebied in zichtbaar licht bekeek, was het gehuld in stof (linksboven). Het infraroodzicht van JWST onthult sprankelende pasgeboren sterren (rechtsboven).