Telescopul spațial James Webb este ca o mașină cosmică a timpului: ce descoperiri importante a făcut

A fost o perioadă interesantă cu lansarea de fotografii uluitoare ale Universului nostru de către Telescopul Spațial James Webb (JWST). Imagini precum cea de mai jos ne oferă șansa de a vedea galaxii îndepărtate, așa cum erau acum mai bine de 13 miliarde de ani.

Este momentul perfect pentru a face un pas înapoi și a aprecia biletul nostru de primă clasă către adâncurile Universului și modul în care aceste imagini ne permit să privim înapoi în timp. Aceste imagini indică, de asemenea, puncte interesante despre modul în care expansiunea Universului influențează modul în care calculăm distanțele la scară cosmologică.

Noul James Webb Space Telescope (JWST) este mai mare și mai performant decât Hubble și a ajuns să observe lucruri impresionante. JWST a orbitat la 1,6 milioane de kilometri de Pământ și a putut observa ce s-a întâmplat după Big Bang: cum s-a transformat universul, care se afla într-o stare de plasmă a materiei, într-un loc în care s-au format stele și galaxii.

“Călătoria în timp” poate părea un concept ciudat, dar este ceea ce fac cercetătorii spațiali în fiecare zi. Universul nostru este legat de regulile fizicii, una dintre cele mai cunoscute „reguli” fiind viteza luminii. Și când vorbim despre „lumină”, ne referim, de fapt, la toate lungimile de undă din spectrul electromagnetic, care călătoresc cu aproximativ 300.000 de kilometri (aproximativ 186.400 de mile) pe secundă.

Lumina călătorește atât de repede încât, în viața noastră de zi cu zi, pare a fi instantanee. Chiar și la aceste viteze vertiginoase, este nevoie de ceva timp pentru a călători oriunde prin cosmos. Când te uiți la Lună, o vezi, de fapt, așa cum era acum 1,3 secunde. Este doar o mică privire înapoi în timp, dar este totuși trecut. Același lucru se întâmplă și cu lumina soarelui, cu excepția că fotonii (particulele de lumină) emise de la suprafața Soarelui călătoresc cu puțin peste 8 minute înainte de a ajunge pe Pământ.

Galaxia noastră, Calea Lactee, se întinde pe peste 100.000 de ani lumină, iar frumoasele stele nou-născute văzute în imaginea Nebuloasei Carina de la JWST sunt la 7.500 de ani lumină distanță. Cu alte cuvinte, această nebuloasă, așa cum este ilustrată, este dintr-o perioadă cu aproximativ 2.000 de ani mai devreme decât atunci când se crede că prima scriere a fost inventată în Mesopotamia antică.

De fiecare dată când privim în alt loc de pe Pământ, ne uităm înapoi în timp la cum au fost lucrurile cândva. Aceasta este o superputere pentru astronomi, deoarece putem folosi lumina, așa cum s-a observat de-a lungul timpului, pentru a încerca să deslușim împreună misterul Universului nostru.

Ce face ca James Webb să fie spectaculos

Telescoapele spațiale ne permit să vedem anumite game de lumină care nu pot trece prin atmosfera densă a Pământului. În acest sens, telescopul spațial Hubble a fost proiectat și optimizat pentru a utiliza atât părțile ultraviolete (UV) cât și cele vizibile ale spectrului electromagnetic.

Mai mult, JWST a fost conceput pentru a utiliza o gamă largă de lumină infraroșie. Și acesta este un motiv esențial pentru care JWST poate vedea mai departe în timp decât Hubble. Ca referință, galaxiile emit o gamă de lungimi de undă pe spectrul electromagnetic, de la raze gamma la unde radio și tot ce se află între ele. Toate acestea ne oferă informații importante despre diferitele fenomene fizice care au loc într-o galaxie.

Când galaxiile sunt în apropierea noastră, lumina lor nu s-a schimbat atât de mult de când a fost emisă și putem sonda o gamă vastă a acestor lungimi de undă, pentru a înțelege ce se întâmplă în interiorul lor. Dar când galaxiile sunt extrem de departe, nu mai avem acest lux. Lumina din cele mai îndepărtate galaxii, așa cum o vedem acum, a fost întinsă la lungimi de undă mai lungi și mai roșii din cauza expansiunii Universului.

Acest lucru înseamnă că o parte din lumina care ar fi fost vizibilă pentru ochii noștri atunci când a fost emisă pentru prima dată și-a pierdut energia de atunci, pe măsură ce Universul s-a extins. Acum se află într-o regiune complet diferită a spectrului electromagnetic. Acesta este un fenomen numit redshift cosmologic.

Și aici este locul în care JWST strălucește cu adevărat. Gama largă de lungimi de undă în infraroșu detectabile de JWST îi permite să vadă galaxiile, cee ace Hubble nu va putea niciodată. El combină această capacitate cu oglinda enormă JWST și rezoluția superbă a pixelilor, ca să existe cea mai puternică mașină a timpului din Universul cunoscut.

Folosind JWST, vom putea captura galaxii extrem de îndepărtate, așa cum au fost la doar 100 de milioane de ani după Big Bang – care s-a întâmplat cu aproximativ 13,8 miliarde de ani în urmă. Deci vom putea vedea lumina de acum 13,7 miliarde de ani. În mod bizar, acele galaxii nu sunt la 13,7 miliarde de ani lumină distanță. Distanța reală până la acele galaxii astăzi ar fi de aproximativ 46 de miliarde de ani lumină.

Această discrepanță se datorează Universului în expansiune și face ca munca la scară foarte mare să fie dificilă. Universul se extinde din cauza a ceva numit energie întunecată. Se crede că este o constantă universală, acționând în mod egal în toate zonele spațiu-timp (țesătura Universului nostru). Și cu cât Universul se extinde mai mult, cu atât este mai mare efectul pe care îl are energia întunecată asupra expansiunii sale. Acesta este motivul pentru care, deși Universul are 13,8 miliarde de ani, are, de fapt, aproximativ 93 de miliarde de ani lumină.

Cu toate astea, nu putem vedea efectul energiei întunecate la scară galactică (în cadrul Căii Lactee), dar îl putem vedea pe distanțe cosmologice mult mai mari. Trăim într-o perioadă remarcabilă a tehnologiei. Cu doar o sută de ani în urmă, nu știam că există galaxii în afara propriei noastre galaxii. Acum estimăm că există trilioane. Și pentru viitorul previzibil, JWST ne va duce într-o călătorie prin spațiu și timp în fiecare săptămână.