Bil je aktiven zadnji dan na Prvi znanstveni rezultati JWST konferenci na Znanstvenem inštitutu za vesoljski teleskop v Baltimoru v ZDA, kjer se je razprava obrnila na nekaj neverjetnih opazovanj kvazarjev nad rdečim premikom 6, ki kažejo, da so obstajali pred več kot 12.7 milijardami let.
Ker so kompaktna jedra galaksij z izjemno aktivnimi supermasivnimi črnimi luknjami, vemo, da lahko kvazarji svetijo mnogokrat močneje kot njihova gostiteljska galaksija. V svoji predstavitvi je John Silverman Univerze v Tokiu je opisal, kako so podatki iz JWST CEERS (Cosmic Evolution Early Release Science) raziskava sledi ducatu kvazarjev z visokim rdečim premikom, ki jih je prvotno identificiral Teleskop Subaru na Mauna Kea.
Ves čas konference so se astronomi šalili, da visok rdeči premik ne pomeni več tega, kar je pomenil prej. Preden se je pojavil JWST, je visok rdeči premik za vesoljski teleskop Hubble pomenil razrešitev gostiteljskih galaksij kvazarjev na približno rdeči premik 2 ali približno 10 milijard let v preteklosti. Zdaj JWST rešuje strukture gostiteljskih galaksij okoli kvazarjev pri rdečem premiku 6 (pred skoraj 12.7 milijardami let).
V vesolju med rdečimi premiki 2 in 6 se je veliko zgodilo in astronomi želijo ugotoviti, ali je razmerje med maso supermasivne črne luknje v središču galaksije glede na maso njene gostiteljske galaksije (ali natančneje zvezdne mase izboklina galaksije) še vedno drži najvišji rdeči premik. Odgovor nam bo povedal o pogojih, pod katerimi so nastale supermasivne črne luknje in galaksije, in kako so vplivale na rast druga druge.
Masno razmerje med supermasivno črno luknjo in izboklino galaksije okoli nje je 1:200, pri čemer se domneva, da je ta vrednost povezana s povratnimi informacijami iz črne luknje v obliki odtokov sevanja, ki bruha ven, ko kopiči snov. Razmerje je bilo prvič kvantificirano z opazovanji s Hubblovim vesoljskim teleskopom v devetdesetih letih prejšnjega stoletja, pri čemer ga je Silverman imenoval "temeljno".
Izkazalo se je, da se galaksije z velikim rdečim premikom res držijo tega razmerja. Silverman je dejal, da so astronomi ciljali na rdeči premik 6, ker se pri tem rdečem premiku simulacije galaksij najbolj razlikujejo. Astronomi res potrebujejo nekaj trdih in hitrih podatkov za vnos v simulacije in JWST je z veseljem ustregel.
Tipična galaksija, ki gosti kvazar pri tem rdečem premiku, je le 8 % tako svetla kot kvazar. Vendar pa je dejansko mogoče odstraniti bleščanje kvazarja iz slike – ker je kvazar sam videti kot točka, se kaže kot uklonske konice, ki jih je mogoče odstraniti s funkcijo širjenja točk.
JWST ugotavlja, da so galaksije dokaj kompaktne in v obliki diska, s presenetljivo dobro definiranimi spiralnimi rokavi in osrednjimi prečkami le milijardo let po velikem poku. V svojem govoru, Madeline Marshall, iz NRC Herzberg v Viktoriji v Kanadi, je razpravljal o prvih rezultatih kvazarja z velikim rdečim premikom JWST Bližnji infrardeči spektrometer (NIRSpec), pri čemer so ugotovili, da njihove črne luknje tehtajo milijarde sončnih mas, masa njihovih gostiteljskih galaksij pa je v območju stotin milijard, zato se zdi, da ohranjajo masno razmerje, opaženo pri nižjem rdečem premiku.
Še vedno se razpravlja o tem, kako točno so črne luknje tako zgodaj v vesolju postale tako velike, a upamo, da bo JWST začel ponujati nekaj odgovorov. Samo za navedbo moči teleskopa je ločljivost JWST tako dobra, da nekatere slike kvazarjev prikazujejo spremljevalne galaksije, ki se združujejo ali sodelujejo z glavno galaksijo, športne plimske repe in izbruhe nastajanja zvezd s hitrostjo 30–50 sončnih mas letno.
Eksoplaneti in protoplanetarni diski
Na začetku dneva so bili v središču pozornosti eksoplaneti in protoplanetarni diski. Olivier Berné z Instituta de Recherche en Astrophysique et Planétologie v Toulousu je razkril rešitev, kako lahko nastanejo planeti v okoljih velikih zvezdnih kopic, bogatih z ultravijoličnim sevanjem.
Te zvezdne kopice proizvajajo pošten delež vročih, mladih, masivnih zvezd, ki oddajajo veliko ultravijoličnega sevanja, ki bi načeloma moralo razjedati protoplanetarne diske okoli sosednjih zvezd z nižjo maso. Berné je poročal, kako so astronomi JWST v sodelovanju s kolegi iz Atacama Large Milimeter/submilimeter Array, so opazovali kemijo teh ranljivih diskov in odkrili toplo ovojnico molekularnega plina, ki jih obdaja.
Ovojnice so bogate s policikličnimi aromatskimi ogljikovodiki, ki imajo močan infrardeči spektralni podpis, ki izstopa JWST. Imajo tudi visoko motnost ultravijoličnega sevanja, tako da lahko blokirajo veliko škodljivega ultravijoličnega sevanja zunaj diska in tako zaščitijo zgodnje faze nastajanja planeta.
Znotraj diska, ki tvori planet
Eden od protoplanetnih diskov, kjer je nastajanje planetov precej napredovalo, je PDS 70. V novicah je prišlo leta 2018 in 2021, ko so astronomi z uporabo ALMA lahko posneli obroče v disku PDS 70, za katere se zdi, da sta jih izklesala dva mlada planeta.
Giulia Perotti z Inštituta Maxa Plancka za astronomijo v Heidelbergu je razkril, kako lahko JWST zdaj meri kemijo v notranjem območju protoplanetarnega diska PDS 70. Videti je, da je obogaten z majhnimi zrnci prahu, ki so bila termično obdelana, verjetno zaradi izbruhov mlade zvezde. Notranji disk je medtem zvit, verjetno zaradi vpliva drugega, nevidnega planeta. Kemično sta bila v disku zaznana tudi voda in kisik. PDS 70 je še naprej naš najbolje raziskan primer planetov, ki nastajajo znotraj diska plina in prahu.
WASP atmosfere
Medtem, Kevin Stevenson Laboratorija za uporabno fiziko Johns Hopkins je delegate obvestil o opazovanjih JWST o atmosferi starejših eksoplanetov. Najprej je pripovedoval o opazovanju vesoljskega teleskopa WASP-39b – »vročega Jupitra«, oddaljenega 700 svetlobnih let.
Ta opažanja so bila opravljena, ko je WASP-39b prehajal skozi svojo zvezdo, pri čemer so nekaj zvezdne svetlobe absorbirali atomi in molekule v atmosferi planeta, ko je šla skozi. Z uporabo te "transmisijske spektroskopije" je JWST zaznal ogljikov monoksid, kalij, natrij in vodo v ozračju WASP-39b ter žveplov dioksid, ki je produkt fotokemije.
To je prvič, da so na katerem koli eksoplanetu odkrili fotokemične procese, pri katerih sevanje iz zvezde spremeni molekule. Odsotnost močne metanske črte pri 3.3 mikrona je tudi dokaz, da fotokemija spreminja metan v druge molekularne vrste.
Stevenson je nato nadaljeval s predogledom rezultatov drugega vročega Jupitra – planeta WASP-43b, ki je oddaljen 284 svetlobnih let. Ko je predhodnik JWST, vesoljski teleskop Spitzer, opazoval WASP-43b, ni mogel zaznati nobenih toplotnih emisij z nočne strani planeta, kar pomeni, da mora biti hladno, onkraj meja, ki jih Spitzer lahko zazna.
Stevenson je razkril, da je JWST zdaj zaznal to šibko toplotno emisijo, in – čeprav ni mogel dati podrobnosti – je opisal, kako bi izvedba te meritve in merjenje temperature na nočni strani omogočila znanstvenikom, da bolje omejijo lastnosti plimsko zaklenjenega- atmosfero planeta.
Osupljiv TRAPPIST-1
Slišali smo tudi nove ugotovitve planetarnega sistema TRAPPIST-1, ki ga sestavlja sedem planetov v orbiti okoli rdeče pritlikavke, oddaljene 40 svetlobnih let. Björn Benneke z Univerze v Montrealu je razkril, da je JWST izvedel izvid atmosfere nekaterih svetov TRAPPIST-1.
Čeprav še ni mogel povedati ničesar o tem, kaj je JWST pozitivno zaznal v njihovi atmosferi, je razkril, da sedmi planet, TRAPPIST-1g, verjetno nima debele atmosfere, bogate z vodikom. To bi na videz izključilo, da gre za t.i 'Hyceanski' svet, sestavljen iz oceana, ki ga ogreva debela plast vodika. Ker je planet 'g' na samem zunanjem robu bivalne cone TRAPPIST-1, bi lahko pomenilo, da bi bil TRAPPIST-1g brez goste izolacijske atmosfere prehladen, da bi bil primeren za življenje, kot ga poznamo.
Tridnevna konferenca je bila vznemirljiv predogled tega, kako JWST začenja preoblikovati astronomske raziskave in nam omogoča odkrivanje stvari, ki so bile do zdaj povsem zunaj astronomov. Včasih so bile predstavitve na konferenci frustrirajoče skope glede podrobnosti – mnogi so rekli, da bodo imeli več povedati naslednje leto, zlasti na 241. srečanje Ameriškega astronomskega društva (AAS) od 8. do 12. januarja v Seattlu.
Ne smemo pa pozabiti, da je JWST podatke zbiral komaj šest mesecev. Glede na zapletenost teleskopa in informacij, ki jih zbira, astronomi skrbijo, da bodo s svojimi ugotovitvami previdni. Če so predhodni rezultati te prve znanstvene konference JWST kakršen koli znak, potem bi lahko bilo naslednjih nekaj let najbolj vznemirljivih časov za astrofizike, kozmologe in planetarne znanstvenike.
Pošta Kvazarji, eksoplanete in atmosfere oddaljenih svetov: več o prvih rezultatih JWST pojavil prvi na Svet fizike.
