ברגע שהנשיא ביידן חשף התמונה הראשונה מטלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST) ב-11 ביולי, מאסימו פסקל והצוות שלו התחיל לפעול.
בתיאום על סלאק, פסקל, אסטרופיזיקאי מאוניברסיטת קליפורניה, ברקלי, ו-14 משתפי פעולה חילקו משימות. התמונה הראתה אלפי גלקסיות בחלק בשמיים בגודל סיכה, חלקן מוגדלות כאשר האור שלהן מתכופף סביב צביר מרכזי של גלקסיות. הצוות החל לעבוד על בדיקת התמונה, בתקווה לפרסם את המאמר המדעי הראשון של JWST. "עבדנו ללא הפסקה," אמרה פסקל. "זה היה כמו חדר בריחה."
שלושה ימים לאחר מכן, דקות ספורות לפני המועד האחרון ב-arxiv.org, השרת שבו יכולים מדענים להעלות גרסאות מוקדמות של מאמרים, הצוות הגישו את המחקר שלהם. הם פספסו את המקום הראשון ב-13 שניות, "מה שהיה די מצחיק", אמרה פסקל.
אל האני מנצחים, גיום מאהלר באוניברסיטת דורהאם בבריטניה ועמיתיו, ניתחו את אותה תמונה ראשונה של JWST. "היה פשוט תענוג צרוף מהיכולת לקחת את הנתונים המדהימים האלה ולפרסם אותם", אמר מאהלר. "אם אנחנו יכולים לעשות את זה מהר, למה שנחכה?"
"התחרות הבריאה", כפי שמכנה זאת מאהלר, מדגישה את נפח המדע העצום שכבר מגיע מ-JWST, ימים לאחר שמדענים החלו לקבל נתונים מהמגה-טלסקופ בעל חישת אינפרא אדום, המיוחל לו.
שחר הזמן
אחת היכולות המוכרות של JWST היא הכוח להסתכל אחורה בזמן אל היקום המוקדם ולראות כמה מהגלקסיות והכוכבים הראשונים. כבר, הטלסקופ - ששוגר ביום חג המולד 2021 וכעת נמצא במרחק של 1.5 מיליון קילומטרים מכדור הארץ - זיהה את הגלקסיה הרחוקה והמוקדמת ביותר הידועה.
שני צוותים מצאו את הגלקסיה כאשר ניתחו בנפרד תצפיות JWST עבור סקר GLASS, אחת מתוך יותר מ-200 תוכניות מדעיות מתוכננת לשנה הראשונה של הטלסקופ בחלל. שתי הקבוצות, הוביל אחד by רוהן נאידו במרכז הרווארד-סמית'סוניאן לאסטרופיזיקה במסצ'וסטס ו האחרים by מרקו קסטלנו במצפה הכוכבים האסטרונומי של רומא, זיהה שתי גלקסיות מרוחקות במיוחד בנתונים: אחת כל כך רחוקה עד ש-JWST מזהה את האור שהוא פלט 400 מיליון שנה אחרי המפץ הגדול (קשר עם הגלקסיה העתיקה ביותר שנראתה אי פעם על ידי טלסקופ החלל האבל), והשני, המכונה GLASS-z13, נראה כפי שהופיע 300 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול. "זו תהיה הגלקסיה הכי רחוקה שנמצאה אי פעם", אמר קסטלנו.
שתי הגלקסיות נראות קטנות במיוחד, אולי פי 100 קטנות משביל החלב, ובכל זאת הן מראות קצב היווצרות כוכבים מפתיע וכבר מכילות פי מיליארד מהמסה של השמש שלנו - יותר מהצפוי עבור גלקסיות צעירות כל כך. אחת הגלקסיות הצעירות אפילו מראה עדויות למבנה דמוי דיסק. מחקרים נוספים ייעשו כדי לפרק את האור שלהם כדי ללקט את המאפיינים שלהם.
תוכנית נוספת של היקום הקדום הציגה גם "גלקסיות רחוקות להפליא", אמר רבקה לרסון, אסטרונום באוניברסיטת טקסס, אוסטין וחבר בסקר ה-Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS). שבועות ספורים לאחר הסקר, הצוות אסף קומץ גלקסיות מ-500 מיליון השנים הראשונות של היקום, למרות שלרסון ועמיתיה עדיין לא פרסמו את הממצאים המדויקים שלהם. "זה יותר טוב ממה שדמיינתי וזו רק ההתחלה", אמרה.
גלקסיות מוקדמות נוספות מסתתרות בתמונה של צביר הגלקסיות שהוצג על ידי הנשיא ביידן ונחקר על ידי פסקל ומאהלר. שקוראים לו SMACS 0723, האשכול כל כך כבד שהוא מכופף את האור של עצמים רחוקים יותר, ומביא אותם לעין. פסקל ומאהלר מצאו עד 16 גלקסיות מרוחקות שהוגדלו בתמונה; הגילאים המדויקים שלהם עדיין אינם ידועים.
הטלסקופ הסתכל מקרוב על גלקסיה רחוקה אחת בתמונה, כתם אור שמתוארך ל-700 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול. בעזרת הספקטרוגרף שלו, JWST זיהה יסודות כבדים, במיוחד חמצן, בגלקסיה. כעת מדענים מקווים שהטלסקופ ימצא היעדר יסודות כבדים בגלקסיות קודמות אף יותר - עדות לכך שגלקסיות אלה מכילות רק כוכבי אוכלוסיה III, הכוכבים הראשונים ביקום המשוערים, חשבו שהם היו ענקיים להפליא ועשויים כולו ממימן והליום. (רק כשהכוכבים התפוצצו, הם יצרו יסודות כבדים יותר כמו חמצן ופלטו אותם אל הקוסמוס.)
"אנחנו מחפשים גלקסיות שבהן אנחנו לא רואים יסודות כבדים", אמר אנדי בונקר, אסטרופיזיקאי מאוניברסיטת אוקספורד. "זה יכול להיות אקדח מעשן לדור הראשון של כוכבים שנוצרו ממימן והליום קדומים. תיאורטית הם צריכים להתקיים. זה תלוי אם הם בהירים מספיק."
מבנה גלקטי
עבור מדענים המבקשים להבין את מבנה הגלקסיות וכיצד נוצרים כוכבים בתוכם, JWST כבר סיפק נתונים בעלי השפעה.
תוכנית תצפית אחת, בהובלת ג'ניס לי ב-NOIRLab של הקרן הלאומית למדע באריזונה, מחפש אתרים צעירים להיווצרות כוכבים בגלקסיות. מטעם הצוות של לי, JWST צפה בגלקסיה במרחק של 24 מיליון שנות אור המכונה NGC 7496, שאזורי יצירת הכוכבים הצעירים שלה היו עד כה אפופים בחושך; המכשירים של האבל לא הצליחו לחדור את האבק והגז העבים שמקיפים את האזורים הללו. עם זאת, JWST יכול לראות אור אינפרא אדום שמקפיץ את האבק, ומאפשר לטלסקופ לחקור קרוב לרגעים שבהם הכוכבים נדלקו והיתוך גרעיני התלקח בליבותיהם. "האבק בעצם מאיר," אמר לי.
מה שהכי מדהים, היא אמרה, הוא ש-NGC 7496 היא גלקסיה רגילה, "לא גלקסיית פוסטרים". אך תחת עינו הפקוחה של JWST, הוא פתאום מתעורר לחיים וחושף ערוצים שבהם נוצרים כוכבים. "זה פשוט פנומנלי," היא אמרה.
ג'ון ברנטין, אסטרונום בחברת שימור השמים האפלים Dark Sky Consulting באריזונה, גילה בינתיים תגלית סתמית יותר באחת התמונות הראשונות של JWST. תמונת הטלסקופ של ערפילית הטבעת הדרומית, במרחק של 2,500 שנות אור מכדור הארץ, הראתה בהירות יוצאת דופן. מהצד, גלקסיה מסקרנת שנצפה בקצה (נקודת תצפית ייחודית לחקר הבליטה המרכזית של הגלקסיה), שזוהתה בעבר בטעות כחלק מהערפילית עצמה, ננעצה לעין.
"יש לנו את המכונה הרגישה להפליא שהולכת לחשוף דברים שלא ידענו בכלל שאנחנו מחפשים", אמר ברנטין. "כמעט בכל תמונה ווב מצלם, שווה לחטט ברקע."
עין על כוכבים וכוכבי לכת
מטרות קטנות יותר נמצאות גם על הכוונת של JWST, כולל כוכבי הלכת של מערכת השמש שלנו. יופיטר הופיע בצורה מפוארת כחלק מקבוצת התמונות הראשונה, שצולמה בחשיפה של 75 שניות בלבד.
אסטרונומים יודעים שהאטמוספירה העליונה של צדק חמה במאות מעלות מהאטמוספירה התחתונה, אבל הם לא בטוחים מדוע. על ידי זיהוי אור אינפרא אדום, JWST יכול היה לראות את האטמוספירה העליונה המחוממת זורחת; הוא מופיע כטבעת אדומה מסביב לכוכב הלכת. "יש לנו את השכבה הזו כמה מאות קילומטרים מעל סיפון העננים, והיא זוהרת כי היא חמה", אמר הנריק מלין, מדען פלנטרי מאוניברסיטת לסטר. "מעולם לא ראינו את זה כך בעבר בקנה מידה עולמי. זה דבר יוצא דופן לראות."
התוכנית של מלין מתכננת להשתמש ב-JWST בשבועות הקרובים כדי ללמוד את הכוח המניע מאחורי החימום האטמוספרי הזה.
בתמונה של JWST של צדק מסתתר הירח הוולקני Io המקיים אינטראקציה עם זוהר צדק - יוצר בליטה קטנה בזילה הנמוכה בשמי כוכב הלכת. התמונה חושפת "חומר המגיע מאיו זורם במורד קווי השדה המגנטי", אמר מלין. ההשפעה נראתה בעבר, אבל זה נבחר בקלות על ידי JWST עם בקושי מבט על כדור הארץ.
JWST חוקר כוכבי לכת גם במערכות כוכבים אחרות. כבר היום, הטלסקופ הציץ במערכת TRAPPIST-1 המפורסמת, כוכב ננס אדום עם שבעה עולמות בגודל כדור הארץ (חלקם פוטנציאליים למגורים), אם כי הנתונים עדיין בניתוח. תצפיות מוקדמות פורסמו על כוכב לכת פחות מסביר פנים, "צדק חם" הנקרא WASP-96 b, במסלול הדוק של 3.4 ימים סביב הכוכב שלו.
JWST מצא אדי מים באטמוספירה של כוכב הלכת, המאשר עדויות למים דווח ימים קודם לכן by צ'ימה מקגרודר ממרכז הרווארד-סמית'סוניאן ועמיתיו, שהשתמשו בטלסקופ קרקעי. אבל JWST יכול ללכת רחוק יותר; על ידי התבוננות ביחס של WASP-96 b בין פחמן לחמצן, ייתכן שהוא יוכל לפתור תעלומה מבלבלת לגבי צדק חם: כיצד הם מגיעים למסלולים כה קרובים סביב הכוכבים שלהם. יותר חמצן יצביע על כך שענקית הגז נוצרה בתחילה הרחק מהכוכב שבו מים יכולים להתעבות, בעוד שיחס פחמן גבוה יותר יצביע על כך שהיא תמיד הייתה קרובה.
בינתיים, ייתכן ש-JWST הבחין באור זמני בשמיים - אירוע קצר מועד המכונה חולף - מה שהוא לא תוכנן לעשות בהתחלה. האסטרונום מייק אנגסר ועמיתיו במכון המדע של טלסקופ החלל בבולטימור, מרילנד (מרכז המבצעים של JWST), הבחינו באובייקט בהיר שלא נראה בתמונות האבל של אותו אזור. הם חושבים שמדובר בסופרנובה, או כוכב מתפוצץ, במרחק של כ-3 מיליארד שנות אור - הוכחה לכך שהטלסקופ יכול למצוא את האירועים האלה.
JWST אמור להיות מסוגל למצוא גם סופרנובות רחוקות הרבה יותר, מה שייתן לו דרך נוספת לשמש כבדיקה של היקום המוקדם. הוא עשוי גם למצוא כוכבים נקרעים על ידי החורים השחורים העל-מאסיביים השוכנים במרכזי הגלקסיות, דבר שאף טלסקופ קודם לא ראה. "בפעם הראשונה נוכל להציץ לתוך האזורים המאוד עמוקים והאפלים האלה," אמר אורי פוקס, אסטרונום במכון המדע של טלסקופ החלל שמוביל את הצוות החוקר זמני חלל.
זמני חולף, כמו תופעות אסטרונומיות אחרות, אמורים להיות מוגדרים מחדש. לאחר עשרות שנים של תכנון ובנייה, JWST הגיע לשמיים בריצה. הבעיה כעת עומדת בקצב המטח המתמיד של המדע שיורד ממכונה כה מורכבת אך ללא תקלות שהיא כמעט מתנגדת לאמונה שהיא נבנתה על ידי מוח אנושי. "זה עובד, וזה מטורף," אמר לרסון.
