טלסקופ ג’יימס וב: תמונות ראשונות

הסיפורים הטובים ביותר מַדָע

כחצי שנה לאחר שיגורו, מפרסמת נאס”א צילומים מדעיים ראשונים הממחישים את מגוון היכולות של טלסקופ החלל החדשני

סוכנות החלל של ארצות הברית, נאס”א, חושפת כעת לציבור כמה מהצילומים המדעיים הראשונים של טלסקופ החלל ג’יימס וב. החגיגה החלה בלילה, כשנשיא ארצות הברית ג’ו ביידן הציג את התמונה הראשונה. בצילום נראה צביר הגלקסיות SMACS 0723, ובו כל כתם אור אינו כוכב אלא גלקסיה שלמה, עם מיליארדים רבים של כוכבים. מקצת הגלקסיות האלה מרוחקות מאיתנו כ-13 מיליארד שנות אור. משמעות הדבר היא שהן נראות בצילום כפי שנראו רק כמה מאות מיליוני שנים אחרי המפץ הגדול. הצילום בוצע בעזרת התופעה המכונה “עידוש כבידתי” – שימוש בכבידה העצומה של צבירי גלקסיות הנמצאים בינינו לבין האזור המצולם, כך שהם מעוותים את האור ומרכזים אותו כמו עדשה, ומאפשרים לנו להתבונן רחוק יותר לעומק החלל. שילוב הטכנולוגיה הזו עם יכולות התצפית המשופרות של טלסקופ ג’יימס וב, מניבה צילום באיכות חסרת תקדים. התמונה הזו היא שילוב של צילומים שבוצעו במגוון אורכי גל, ב-12.5 שעות של חשיפה מצטברת, והיא חושפת פרטים שלא נראו בצילומים קודמים, בהם צילום מפורסם מאוד של טלסקופ החלל “האבל”: עוד גלקסיות באותו אזור של השמיים, ופרטים נוספים על גלקסיות שבקושי נראו בצילומים הקודמים. “בדיוק בשביל זה בנינו את הטלסקופ”, אמרה האסטרונומית ג’יין ריגבי ( Rigby) במסיבת העיתונאים להצגת הצילומים. “אנו מצפים לראות עוד ועוד צילומים כאלה כל שבוע”.

מבט אל גלקסיות בנות 13 מיליארד שנים. הצילום של צביר הגלקסיות SMACS 0723 שצילם טלסקופ החלל ג'יימס וב | מקור: NASA
מבט אל גלקסיות בנות 13 מיליארד שנים. הצילום של צביר הגלקסיות SMACS 0723 שצילם טלסקופ החלל ג’יימס וב | מקור: NASA

השוואה בין אותו אזור בשמיים בצילום של טלסקופ החלל "האבל" לצילום החדש של "ג'יימס וב" | מקור הצילומים: NASA, ESA, CSA, and STScI, השוואה: petapixel.com
השוואה בין אותו אזור בשמיים בצילום של טלסקופ החלל “האבל” לצילום החדש של “ג’יימס וב” | מקור הצילומים:  NASA, ESA, CSA, and STScI, השוואה: petapixel.com

מים באטמוספרה של כוכב לכת

התמונה הראשונה שהוצגה היום לא הייתה צילום, אלא ניתוח ספקטרוסקופי של הרכב האטמוספרה של כוכב הלכת Wasp-96b, המראה כי יש באטמוספרה שלו עננים המכילים אדי מים. זהו כוכב לכת החג סביב שמש בשם Wasp-96, בקבוצת הכוכבים “עוף החול” (Phoenix), כ-1,120 שנות אור מאיתנו, הדומה בגודלה ובבהירותה לשמש שלנו. כוכב הלכת הוא ענק גזי בעל מסה של בערך מחצית מזו של כוכב הלכת צדק, אבל הוא הרבה יותר קרוב לשמש שלו – מרחקו הממוצע ממנה הוא כשבעה מיליון קילומטרים בלבד (המרחק הממוצע של כדור הארץ מהשמש הוא כ-150 מיליון קילומטר), והוא משלים הקפה שלה כל 3.4 ימי ארץ. 

באמצעות הספקטרומטר של הטלסקופ, ניתחו החוקרים את הרכב האור של הכוכב כשכוכב הלכת עובר לפניו, ואורו עובר דרך האטמוספרה של כוכב הלכת. מדידה מדויקת של אורכי הגל המגיעים אל הטלסקופ, מאפשרים לזהות את המרכיבים הכימיים של האטמוספרה, וכך גילו החוקרים כי היא מכילה אדי מים. זו הפעם הראשונה שהצליחו למדוד חתימה כימית כה מדויקת ממרחק כה רב.

ספקטרום כוכב הלכת Wasp-96b המעיד על קיום אדי מים באטמוספרה של ענג הגזים הלוהט | צילום: NASA
ספקטרום כוכב הלכת Wasp-96b המעיד על קיום אדי מים באטמוספרה של ענג הגזים הלוהט | צילום: NASA

אחוות הטבעת

התמונה הבאה שהוצגה היא צילומים בתת-אדום של הערפילית הפלנטרית “ערפילית הטבעת הדרומית” (Southern Ring Nebula), המכונה גם ערפילית שמונה ההתפרצויות (Eight-Burst Nebula), או בשמה הרשמי NGC 3132. היא שוכנת בקבוצת הכוכבים “מפרש” (Vela), כ-2,000 שנות אור מאיתנו. 

זהו עצם המכונה מסיבות היסטוריות “ערפילית פלנטרית” (planetary nebula), אף שאין לו קשר לכוכבי לכת. הערפילית מורכבת מגז מיונן הנוצר מ”ענק אדום” – כוכב בעל מסה בינונית שמתנפח לממדים עצומים בשלבי הסיום של חייו. בסופו של דבר נותרת מהכוכב ליבה דחוסה מאוד של פחמן וחמצן, שהחום שלה הודף החוצה את המימן וההליום, וזו הערפילית הפלנטרית המתקיימת במשך כמה אלפי שנים. כשהליבה מתקררת היא הופכת בסופו של דבר ל”ננס לבן”. 

האסטרונום קארל גורדון (Gordon) הציג שתי תמונות שצולמו באורכי גל שונים של קרינה תת-אדומה, ואכן התמונות שופכות אור באופן דומה אך שונה על המציאות הפיזיקלית וההרכב הכימי של הערפילית:

“אפשר לראות כיצד האור במרכז הערפילית מאיר את האובך הכחלחל שמקיף אותו, זהו למעשה גז מיונן לוהט. בטבעת החיצונית יש קרניים ומעין חורים – הדבר דומה למעין זריחות של כוכבים שמפציעות. כמו כן אפשר לראות את שאריות הכוכב הכפול שממנו נוצרה הערפילית ואת הפחמימנים שמכסים את האובך”. 

טבעת של גז מיונן לוהט. צילומים של ערפילית הטבעת הדרומית בשני אורכי גל תת-אדומים | צילום: NASA
טבעת של גז מיונן לוהט. צילומים של ערפילית הטבעת הדרומית בשני אורכי גל תת-אדומים | צילום: NASA

החמישייה הפותחת

חמישיית סטפן (Stephan’s Quintet) היא קבוצה של חמש גלקסיות בקבוצת הכוכבים פגסוס, ונקראת על שם האסטרונום הצרפתי אדוארד סטפן שגילה אותה ב-1877. אף שהן נראות לנו קרובות אחת לשניה, רק ארבע מהן אכן קרובות ונמצאות באינטראקציה זו עם זו. החמישית, NGC 7320, שוכנת כ-40 מיליון שנות אור מאיתנו, הרבה יותר קרוב מהגלקסיות האחרות, המרוחקות כ-300 מיליון שנת אור. הגלקסיה הזו כוללת אזורים שבהם נוצרים כוכבים, ולכן חשובה במיוחד עבור החוקרים – תצפיות בתהליכי היווצרות כוכבים הן בין המטרות המדעיות של טלסקופ ג’יימס וב. 

ארבע הגלקסיות האחרות במערכת, NGC 7317,NGC 7318b ,NGC 7318a ו-NGC 7319, מכונות יחד “קבוצת היקסון 92”. שתיים מהן, NGC 7318 a ו-NGC 7318b, כבר נמצאות למעשה בעיצומו של תהליך התמזגות, כפי שהעלו מדידות שנעשו בעזרת טלסקופ החלל “ספיצר”, שגם הוא, כמו ג’יימס וב, חקר את היקום בקרינה תת-אדומה. הן נראות צמודות זו לזו בצילומים רבים, כמו הצילום המפורסם של טלסקופ החלל “האבל”.  שתי הגלקסיות האחרות צפויות להצטרף למיזוג גם הן, אך בעתיד הרחוק הרבה יותר.

“בגלקסיה העליונה יש חור שחור פעיל וחומר נבלע לתוכו”, הסבירה האסטרופיזיקאית ג’ובנה גירדינו (Giardino) מסוכנות החלל האירופית. “הגלקסיות האלה זוהרות פי 40 מיליון מהגלקסיה שלנו. יש התפלגות של הגז בחלקים שונים של אזור הליבה הגלקטי וממנה אפשר ללמוד הרבה על הפיזיקה של היווצרות הגלקסיה. זהו מין ריקוד קוסמי שמונע על ידי כוח הכבידה”.

 “מצילומי תת-אדום רואים כי באזור ההתמזגות של הגלקסיות, אבק וגז מתחממים ויש ביניהם התנגשויות שמביאות ליצירה של כוכבים חדשים. ברקע ניתן לראות כוכבים וחלקים מגלקסיות רחוקות עוד יותר, כך שבעצם ניתן לראות למרחוק, עד היקום העמוק”, הוסיף האסטרופיזיקאי מרק מקוכריאן (McCaughrean). “אלו תמונות שצולמו בחמישה ימים, וכל חמישה ימים אנו מקבלים עוד תמונות. הטלסקופ עובד נפלא, ויהיו עוד הרבה תמונות כאלה”.

ארבע הגלקסיות בצד ימין מושפעות זו מהכבידה של זו, ושתי האמצעיות כבר בתהליך התמזגות. חמישיית סטפן | צילום: NASA
ארבע הגלקסיות בצד ימין מושפעות זו מהכבידה של זו, ושתי האמצעיות כבר בתהליך התמזגות. חמישיית סטפן | צילום: NASA

חדר הלידה של הכוכבים

העצם האחרון שהציגה נאס”א הוא ערפילית שדרית, או ערפילית קרינה (Carina Nebula, או בשמה הרשמי יותר NGC 3372). זו ערפילית השוכנת כ-8,500 שנות אור מאיתנו, וכוללת כמה אזורים בהירים מאוד, וכן אזורים כהים הנובעים כנראה מענני חומר שמסתירים את האור הנראה של כוכבים הנמצאים מאחוריהם או בתוכם. 

“המראה המרהיב של ערפילית השדרית נגלה למול עינינו. זהו מבט ראשון אל חדר הלידה של כוכבים שעד כה נעלמו מעינינו: מאות כוכבים חדשים שמעולם לא ראינו, בועות, חללים וסילונים, גלקסיות חדשות שמפציעות ברקע, מבנים שלא ראינו ולא ברורים לנו. המידע עשיר ביותר”, אמרה האסטרופיזיקאית אמבר סטרון (Straughn). “התת אדום מגלה כי יש לנו כוכבים לוהטים צעירים בחלק העליון של התמונה, וסביבם נוצרים גם כוכבי לכת. כל נקודת אור היא כוכב, לא שונה מאוד מהשמש שלנו, ולחלקם הגדול יש כוכבי לכת. והמערכות האלה מורכבות מאותם חומרים שמהם בנויה מערכת השמש שלנו. כל כך מרגש לראות איך הצילומים של טלסקופי החלל “האבל” ו”ג’יימס וב” משלימים זה את זה. ומספקים לנו תמונה מלאה”.

יש גם מבנים שלא ראינו קודם ושאינם ברורים לנו. חלק מערפילית שדרית (קרינה) בצילום של טלקסופ ג'יימס וב | צילום: NASA
יש גם מבנים שלא ראינו קודם ושאינם ברורים לנו. חלק מערפילית שדרית (קרינה) בצילום של טלקסופ ג’יימס וב | צילום: NASA

אופקים חדשים

טלסקופ ג’יימס וב מייצג את המיטב של נאס”א, את היכולת שלנו להעיז ולהצליח. לעולם לא נפסיק לחקור”, סיכם ראש סוכנות החלל, ביל נלסון, והוסיף ציטוט של האסטרופיזיקאי והסופר קרל סייגן: “אי שם, משהו מדהים מחכה להתגלות”.

טלסקופ ג’יימס וב שוגר לחלל בדצמבר 2021, ולאחר מסע של כחודש הגיע לנקודת לגראנז’-2 (L2), המרוחקת כמיליון וחצי ק”מ מאיתנו, אחת הנקודות שבהן הכבידה של הארץ ושל השמש מבטלות זו את זו. בנקודה זו הארץ נמצאת כל הזמן בין הטלסקופ לבין השמש, מה שמאפשר לבצע תצפיות רגישות באור אדום ותת-אדום, הזקוקות לטמפרטורה נמוכה. כדי להבטיח שהטמפרטורה לא תעלה יותר מדי, מוצב הטלסקופ על גבי מגן חום רב שכבתי בגודל של מגרש טניס, החוצץ בינו לבין אור השמש. הטלסקופ מצויד במראה בקוטר 6.5 מטר, גדולה בהרבה מכל טלסקופ חלל שקדם לו, ומורכבת מלוחות מתכת בציפוי זהב דקיק. הקרינה שפוגעת במראה מרוכזת במראה משנית המוצבת מולה, ומועברת ממנה אל ארבעת המכשירים האופטיים – מצלמות וספקטרוסקופים – של טלסקופ החלל. השילוב בין גודל המראה לבין המיכשור הרגיש באור אדום ותת-אדום, אמור לספק לנו הצצה לפינות של היקום שעד כה היו נסתרות מעינינו. 

יכולות חסרות תקדים. טלסקופ החלל ג'יימס וב בפעולה | הדמיה: NASA
יכולות חסרות תקדים. טלסקופ החלל ג’יימס וב בפעולה | הדמיה: NASA

Leave a Reply

Your email address will not be published.