Inzoomen op de eerste JWST-foto

Wat niet iedereen weet is, dat je op de foto die we gisteren publiceerden, nog geweldig kunt inzoomen.

Nasa/Esa/CSA/STScl gaf gisteren bovenstaande mozaïek vrij, waar werd ingezoomd op sommige ogenschijnlijk wazige details. In werkelijkheid is de resolutie veel hoger dan op het eerste gezicht lijkt, en dan komen de echt interessante waarnemingen naar boven

Zo blijkt uit de inzetfoto linksonder hoe gedetailleerde het melkwegstelsel in de rechterbovenhoek ervan is, terwijl het in de grote foto maar een vlekje lijkt te zijn.

En de inzet rechtsonder toont hoe het licht van een melkwegstelsel is verwrongen door het gravitationele lenseffect. Net boven wat aanvankelijk maar een punt leek, zit nog een sliert puntjes.

Eindelijk: de echte eerste foto van JWST

Denk eraan: dit is infrarood. Het voordeel van infraroodopnamen is dat je veel verder kunt zien, omdat elektromagnetische straling van melkwegstelsels op grote afstand in de richting van rood opschuift.

Je ziet dus niet alleen verder in de ruimte, maar ook verder in het verleden.

De James Webb Space Telescope heeft twee belangrijke doelen.

Ten eerste verre exoplanten zien en uitzoeken of ze bewoonbaar zijn.

Ten tweede de eerste sterren van het universum zien, maar dan 13,5 miljard jaar geleden.

De eerste foto hierboven toont een cluster melkwegstelsels bekend als SMACS 0723 in het sterrenbeeld Volans zichtbaar vanaf het zuidelijk halfrond.

De cluster zelfs is niet bijzonder ver weg, namelijk 4,6 miljard lichtaar. Maar de grote massa van deze cluster verbuigt en vergroot daardoor het licht afkomstig van objecten die nog veel verder weg zijn. Dat is het gravitationele efect.

Daardoor vertoont deze foto rode bogen, die een vervormde weergave zijn van melkwegstelsels die nauwelijks 600 miljoen na de Oerknal ontstonden. De leeftijd van het heelal wordt momenteel op ongeveer 13,8 miljard jaar geschat.

Bovendien kunnen de astronomen uit de kwaliteit van de gegevens van Webb afleiden dat de telescoop ruimte ziet ver voorbij het verste voorwerp op die foto.

De foto kijkt zowat 13,5 miljard lichtjaar ver en dus ook zowat 13,5 miljard jaar terug in de tijd.

Voor dit soort resultaten zou de Hubble Space Telescope wekenlang moeten waarnemen, maar Webb deed het in slechts 12,5 uur.

Vandaag, dinsdag 12 juli 2022, volgen nog meer beelden.

Het is nu wachten op de resultaten van het onderzoek dat de astronomen met die waarnemingen kunnen uitvoeren.

Ter verduidelijking: elk object met zes punten is een ster. De rest zijn melkwegstelsels.

Sagittarius A* gefotografeerd

Het team dat in 2019 het zwarte gat van Messier 87 met de Event Horizon Telescope (EHT) fotografeerde, slaagde er deze keer in om het zwarte gat in het centrum van ons eigen melkwegstelsel vast te leggen.

“Ons” zwart gat is kleiner. M87* is ongeveer 6,5 miljard keer zo zwaar als de zon, terwijl Sgr A* maar 4 miljoen keer de massa van de zon is.

Maar dat is niet de reden dat het tot dit jaar duurde voor er een foto van werd gemaakt. Het staat ten slotte veel dichter dan M87*.

De reden is dat we IN het melkwegstelsel zitten, en dus door de halve melkweg moeten kijken om het centrum te zien. Er zit dus veel in de weg. Niet alleen sterren, maar ook gas en stof.

Op Messier 87 kijken we min of meer van bovenaf, en moeten we dus door minder stof en gas heen kijken om het centrum te kunnen zien.

James Webb ST gefocust

Op 11 februari 2022 meldden we al dat de James Webb Space Telescope “first light” had bereikt, maar pas sinds vandaag zijn al de deelspiegels van de telescoop ook perfect uitgelijnd en gefocust.

Dus eigenlijk is het pas vandaag dat hij echt “first light” heeft.

Toch zou er nog een hoop werk zijn voor hij ten volle kan worden gebruikt, zelfs al zijn de resultaten al erg goed.

Momenteel is nog enkel “diffraction limited alignment” van de telescoop bereikt. De beelden zijn zo precies samen gefocust als volgens de natuurwetten mogelijk is. Daarvoor werden de 18 deelspiegels met behulp van motortjes tot op minder dan de breedte van een haartje gericht.

De James Webb ST wordt wel eens de opvolger van de Hubble ST genoemd, maar dat geeft een verkeerd beeld. De telescopen bekijken immers niet dezelfde golflengten. De afbeelding hierboven toont dat de Hubble ST van ultraviolet tot nabij infrarood keek, terwijl de James Webb ST van het nabije tot het midden-infrarood kijkt. Beide telescopen zien eigenlijk even scherp, maar in golflengten die voor elkaar onzichtbaar zijn.

Het uitlijnen gebeurt met het hoofdcamerasysteem, genaamd NIRCam. Nu moet worden uitgezocht of dat ook werkt voor de drie andere instrumentpakketten van de telescoop. Het is mogelijk dat er nog kleine wijzigingen, en zelfs wat compromissen, nodig zijn t.o.v. de huidige configuratie. Belangrijke aanpassingen worden echter niet verwacht.

Dat is hoe dan ook een succes, want toen de Hubble was gelanceerd, waren de resultaten aanvankelijk teleurstellend. Er was een extra vlucht van een ruimtependel nodig om de Hubble van een lens te voorzien om het beeld goed in focus te krijgen. Gelukkig werkte de telescoop daardoor optimaal, en ontwikkelde hij een lange en succesvolle geschiedenis.

Als testster werd 2MASS J17554042+6551277, gebruikt, die onlangs de lange naam een tamelijk anonieme doorsneester is. De puntenstructuur van de ster is het resultaat van het ontwerp van de primaire spiegel, en het was ook verwacht.

De vorm van de 18 hexagonen levert een zwak diffractiepatroon op, waardoor heldere sterren er als puntige sneeuwvlokken uitzien. Voor de wetenschappelijke toepassingen is dat geen probleem, maar het levert wel opvallende beelden op.

De eerste foto levert trouwens niet alleen de ijkster en enkele andere sterren op, maar ook ovalen vlekjes die verafgelegen sterrenstelsels zijn, misschien wel miljarden lichtjaren ver.

James Web ST first light

Elk helder punt met een letter-cijfer-code hierboven is een foto van dezelfde ster. Iedere foto is genomen met een van de 18 segmenten van de hoofdspiegel van de James Web Space Telescope. Die segmenten moeten nu zo worden georiënteerd dat ze elkaar perfect dekken, zodat er maar één beeld is van de waargenomen ster.

De code bij elke ster wijst op het segment dat de afbeelding maakte.

Aan deze afbeelding werd vanaf 2 februari gewerkt. De telescoop werd op 156 verschillende posities gericht. Die posities waren berekend op basis van de plaats en richting van de telescoop, en werden gebruikt om de heldere ster te vinden die werd afgebeeld. Er werden 1.560 afbeeldingen gemaakt met de 10 detectors van de NIRCam, wat in totaal 54 gigabyte onbewerkte gegevens opleverde. Het volledige proces duurde bijna 25 uur, maar de telescoop kon de richtster in elk van de spiegelsegmenten binnen 6 uur en 16 belichtingen vinden. Die beelden werden dan samengevoegd tot één beeld. De afbeelding hierboven toont alleen de centrale delen van de fragmenten waaruit de hele mozaïek is opgebouwd. De volledige foto telt meer dan 2 miljard pixels.

Telescopen, en ook satellieten, worden gericht op een heel heldere ster, waarvan bekend is waar die zich ongeveer moet bevinden.

Beeld: Nasa

James Web ST selfie

Selfies zijn in, dus de James Web Space Telescope kon niet achterblijven.

Bovenstaande foto is genomen door een speciale lens in de NIRCam ontworpen om beelden te maken van de primaire spiegelsegmenten en niet van ruimteobjecten. De lens dient louter voor technische doelen en voor het uitlijnen. Het heldere segment was op een heldere ster gericht, terwijl de andere segmenten nog niet goed zijn uitgelijnd. Het beeld is een vroege aanwijzing over de uitlijning van de primaire spiegel. Beeld: NASA

Live lancering James Webb Space Telescope

De lancering wordt uitgevoerd met een Europese Ariane 5-draagraket.

Na de lancering moet de telescoop nog 1,5 miljoen km afleggen naar L2, waar hij met een minimum aan brandstof in een heel nauwkeurige baan kan blijven.

Het project begon in 1996, en kost tot nu toe 12 miljard euro.

Sommige mensen werken er al hun hele loopbaan aan.

We wensen iedereen prettige eindejaarsfeesten en gelukkig nieuwjaar!