Jupiter Webbi kaameras

Lisaks eelmisel nädalal avaldatud esimestele süvataeva fotodele uhiuue James Webbi kosmoseteleskoobi poolt, avaldas NASA mõned päevad tagasi esimese Webbi foto ühest Päikesesüsteemi objektist. Täpsemalt siis meie süsteemi suurimast planeedist Jupiterist. Fotod on tehtud Webbi lähiinfrapuna kaameraga kasutades selle ees erinevaid lainepikkuseid läbi lubavaid filtreid. Esimesel (filtriga 2,21 mikronit) on näiteks selgelt näha Jupiteri keerukaid pilvemustreid, gaasivööte ja kuulsat Suurt Punast Laiku. Planeedist vasakul särab Jupiteri jäine kuu Europa, mille paksu jääkooriku all peaks loksuma soolane ookean mille maht ületab isegi tervel Maal leiduva vee hulka. Webb peaks olema tulevikus võimeline tuvastama selle kuu pinna alt aeg-ajalt välja purskavate veegeisrite olemasolu ning otsima nendest elu tekke eelduseks olevaid orgaanilisi molekule. Europa tume vari on nähtav Jupiteri laigust vasakul.

Teisel ja pikema lainepikkusega fotol (3,23 mikronit) on "ülevalgustatud" planeedi orbiidil näha osasid Jupiteri ülihõredatest rõngastest, mida nähtavas valguses on raske tabada. Kolmandal pildil on näha samade fotode töötlemata versioone, kust paistavad veel välja Jupiteri väikekuud Thebe ja Metis.

Jääme ootama Webbi fotosid teistest Päikesesüsteemi planeetidest. Eriti suhteliselt väheuuritud Uraanist ja Neptuunist.

James Webbi kosmoseteleskoobi esimesed pääsukesed

Autor: Üllar Kivila

Täpsemad kirjeldused iga pildi all eraldi. Pildid avaldati Eesti aja järgi kell 17:30 alanud pressikonverentsil.

1. Webbi esimene süvaväli galaktikaparvest SMACS 0723. See on sama pilt, mis avaldati juba öösel, kuid täna sai lisaks näha selsamal pildil olnud kaugete galaktikate spektraalvaatlusi. Pildi enda pikem kirjeldus eelmises postituses.

2. Fotomeetriline ja spektroskoopiline vaatlus oma tähte varjutavast nn kuuma Jupiteri tüüpi eksoplaneedist WASP-96 b. See planeet on teada juba 2014. aastast, kuid JWST vaatlused on seninägematult hea lahutusvõime ja tundlikkusega.

3. Lõunasõrmuse planetaarudu – kaksiktäht, mille üks komponent on oma peajada elukaare lõpetanud ning oma väliskihid suure udukoguna laiali paisanud.

4. Stephani kvintett – seni suurim JWST mosaiikpilt, täisresolutsioonis üle 150 Mpix. Siin paistvast viiest galaktikast neli on parasjagu üksteisega kokku põrkamas ja ühinemas. Kõige vasakpoolne asub juhuslikult samas vaateväljas, kuid on meile ülejäänutest tunduvalt lähemal.

5. Kiilu udukogu – üks meile lähimaid ja tuntumaid suuri tähetekkepiirkondi Linnutees.

Webbi teleskoobi lähiinfrapunaspektrograafil (NIRSpec) on põnev võimekus vaadelda kuni 100(!) objekti spektrit korraga. Siin on seda kasutatud nelja esimesel avaldatud pildil paistva kauge galaktika peal. Välja on toodud samad kiirgusjooned kõigi nelja galaktika spektrites. Universumi paisumise põhjustatud punanihe venitab galaktikate valgust seda punasemaks, mida kaugemal see meist asub.

WASP-96 b on suur Jupiteri-mõõtu gaasiplaneet, mis tiirutab oma tähest kõigest 6,7 miljoni km kaugusel – ainult 18 korda kaugemal kui Kuu Maast. Täht ise on enam-vähem Päikese sarnane ning läheduse tõttu on selle atmosfääri temperatuur umbes 1000°C. JWST on piisavalt tundlik tuvastamaks planeedi atmosfääri spektrijooni – see on üks viise, kuidas selle temperatuuri hinnata. Värskelt tabatud spektri põhjal hinnati atmosfääri temperatuuri paarisaja kraadi võrra madalamaks kui varasemate vaatluste põhjal, samuti viitab spektri lühilainelisem osa pilvede ja hägu olemasolule, mida varem arvati seal mitte olevat. Põnev 

Lõunasõrmuse udu on siin näha kahes lainealas: lähisinfrapuna vasakul ja keskinfrapuna paremal. Lähisinfrapuna on rohkem sarnane nähtava valgusega, kuid mida pikemate lainepikkuste poole minna, seda paremini paistab udukogu tolm ja gaas läbi. Vasakpoolselt pilti domineerib peaaegu täielikult noorem ja veel peajada tähena elav kaksik, kuid keskinfrapunas paistab paksu tolmupilve taga peituv valge kääbustäht ka selgelt välja. Võime tähtedevahelisest tolmust ja gaasist läbi näha on üks JWST ja teiste infrapunateleskoopide olulisemaid omadusi, sest see annab võimaluse uurida näiteks tähtede tekkimist, mis toimub samuti paksude tolmu- ja gaasipilvede sees.

Diagonaalne kriips udukogu vasakus ääres on servapidi meie poole paistev kauge ketasgalaktika, mis tõenäoliselt ei erine kuigi palju meie enda Linnuteest.

Nagu ka kauge galaktikaparve SMACS 0723 vaatlusel, on siin ära kasutatud JWST võimet teha korraga fotomeetrilisi ja spektrograafilisi vaatlusi. Lähema uurimise all on kokkupõrke tulemusena aktiveerunud galaktika tuum, kus asub hoolega ainet neelav umbes 24 miljoni Päikese massiga must auk. Musta auku langev tohutu ainekogus kuumeneb väga kõrge temperatuurini, mistõttu helendab see aktiivne galaktikatuum ligi 40 miljardi Päikese heledusega – see on võrdlusena sugugi mitte tühine protsent kogu Linnutee galaktika heledusest. Pildil oleval kahel spektril on lähemalt uuritud musta augu akretsiooniketta polaarset väljavoolujuga (ülemine spekter) ning akretsiooniketta enda lähiümbrust (alumine spekter). Viimaselt selgub, et musta auku ümbritseb ümbrusest veidi jahedam suur tolmupilv.

Pildil on kõigest väike osa kogu hiiglaslikust tähetekkepiirkonnast. Kogu Kiilu udu on umbes 230 valgusaastat lai, kuid see pilt katab vasakult paremal vaid u 17 valgusaastat. Pildil on värskelt tekkinud kuumade tähtede intensiivse tähetuule poolt tühjaks puhutud suure „mulli“ (ülemine sinakas osa) serv. Tasapisi taganeva ja hajuva alumise tolmu- ja gaasipilve sees moodustuvad uued tähed ja tähesüsteemid. Paljusid äsjatekkinud tähti pildi alumises osas näeme siin pildil esimest korda tänu JWST infrapunakaamerate võimele paksust tolmukihist läbi näha.

Kõigest viis pilti, kuid juba nendegi teaduslik väärtus on hindamatu – kahtlemata võime oodata palju-palju enamat ning kui teadlasedki oma esimesest imetlusest üle saavad, avastatakse uue teleskoobi andmetest loodetavast palju sellist, mida me isegi oodata ei oska.

Tundub häbiasi nuriseda, aga paraku polnud esimeste avaldatud piltide seas ühtegi Päikesesüsteemi objekti – ka siin, kodule lähedal, võib Webbi teleskoobilt suuri tegusid oodata, eriti just Päikesesüsteemi äärealade uurimisel, kus olevad objektid kauge Päikese nähtavat valgust väga vähe tagasi peegeldavad ning infrapunakaamerad taaskord kasulikud on. Eks tuleb neist vaatlustest mõnel teisel korral kirjutada.

James Webbi kosmoseteleskoop pingutab muskleid

Autor: Üllar Kivila

Täna öösel avaldati teleskoobi esimene värvifoto kaugest galaktikaparvest nimega SMACS 0723. Pildil on peale üksikute esiplaanil asuvate Linnutee tähtede, mis on tuntavad kuusnurksete difraktsioonimustrite järgi, tohutu hulk kaugeid galaktikaid. Laias laastus võib eristada kahte "kihti" galaktikaid. N-ö esiplaani moodustavad kollasemat-valgemat tooni enamasti elliptilised galaktikad, millest suurem osa ongi nimetatud parve liikmed. Selle parve kogumass on niivõrd suur, et kaugematelt, punakamat tooni galaktikatelt pärinev valgus on tugevalt moonutatud nn gravitatsiooniläätse efekti tõttu - kaugete galaktikate kujutised on suurendatud ja väänatud hulgaks kaarteks. Neid nn Einsteini rõngaid oleme küll Hubble'i ja teiste teleskoopide piltidel juba varemgi näinud, kuid just kaugema Universumi uurimiseks kohandatud JWST piltidel saavad need ilmselt päris sagedased nähtused olema.

Täisresolutsioonis: https://stsci-opo.org/STScI-01G7JJADTH90FR98AKKJFKSS0B.png

Sel pildil on erakordse selgusega näha mitu põnevat kosmoloogilist nähtust. Esiteks, nagu ennist öeldud, on kaugemad galaktikad punasemad. See tuleneb otseselt Universumi paisumisest, mis venitab peale galaktikate ja parvede vahelise kauguse pikemaks ka läbi kosmose levivat valgust. Need kauged galaktikad ei erine oma olemuselt kuigi palju meie enda omast - tähed neis kiirgavad ikka vastavalt oma massile sinist, valget, kollast või punast värvi valgust, kuid mida kaugemalt me seda galaktikat vaatleme, seda kiiremini paistab see meist eemalduvat ning seda enam näeme selle valgust punanihkes - sinistest värvidest saab valge või kollane, punasest infrapunane jne. Just seepärast ongi JWST põhiliselt infrapunateleskoop - et näha kaugeid galaktikaid sellistena, nagu nad päriselt on(olid).

Teine põnev nähtus on gravitatsiooniläätsed ise. Nende kaarte kuju ja kaugetele galaktikatele tekitatud moonutuste tugevuse järgi on võimalik hinnata, kui suur on kogumass, mis seda läätse tekitab. Teisalt saame kokku rehkendada esiplaanil olevate galaktikate valguse, mis pärineb tähtedelt, tolmult ja gaasilt - ning avastame, et seda on kaugelt liiga vähe, et läätse tugevust selgitada. Puuduolev n-ö varjatud või nähtamatu mass kannab tumeaine nimetust ning selle olemuse selgitamine on samuti üks suurtest Webbi teleskoobile pandud lootustest.

Jääme põnevusega uusi pilte ootama. Täna õhtul kell 17:30 Eesti aja järgi on plaanis veel mitmete piltide avaldamine, mida saab jälgida NASA TV otseülekandes. Etteruttavalt on teada, millest need olema saavad - oodata on spektraalvaatlust gaasilise eksoplaneedi (WASP-96 b) atmosfäärist, lähivaadet kahele Linnutee udukogule (Kiilu ja Lõunasõrmuse udud) ning tänasest veidi lähemal asuva kompaktse galaktikaparve (Stephani kvintett) fotot. Püsige meie või NASA TV lainel. Uute piltide avaldamise järel teeme ka neist kokkuvõtte.

Võrdluseks ka Hubble'i teleskoobi foto samast taevaalast. Siin tuleb küll natuke vanale kuulsale teleskoobile asu anda ja tõdeda, et tegelikult suudaks see ka enamat - Hubble'i pildi säriaeg on vaid 37 minutit, uue JWST pildi oma aga 12,5 tundi. Sellest ka Hubble'i foto märgatavalt suurem teralisus.

Kahe teleskoobi põhiline erinevus on aga selgelt näha - Hubble'i fotol on JWST pildil selgelt paistvad kauged punased galaktikad pea märkamatud, sest põhiliselt nähtava valguse vaatlemiseks loodud Hubble'i detektorid lihtsalt ei tuvasta infrapunast valgust sama hästi.

Võrdle kahte fotot liuguri abil: https://imgsli.com/MTE2Mjc3?fbclid=IwAR0m5ySj_CM-h5GMQ2MjZtmGX7mMXbqfonV5mim07tC2E_HdE2h9MYB1Nu0

Kosmiline nahkhiir (LDN43)

Kas ei näe see mitte välja nagu üks sünge kosmiline nahkhiir? Tegemist on meist vaid kusagil 500 valgusaasta kaugusel Maokandja tähtkujus asuva tumeda udukoguga LDN 43, mis peidab endas objekti, mida veel päris täheks nimetada ei saa, kuid mis varem või hiljem selleks saab.

Valgusaastaid laias udukogus sisalduv tume tolm ja gaas neelavad kaugel selle taustal paiknevate tähtede sinist valgust, värvides need silmnähtavalt punakaks.

Foto autoriteks on Mark Hanson and Mike Selby, Tšiili

Hubble kosmoseteleskoobi lähivõte LDN 43 udukogu südamest, kus läbi tihedate tolmu- ja gaasipilvede paistab verinoore prototähe (T Tauri) esimene valgus.

James Webbi testifoto universumisügavustest

James Webbi kosmoseteleskoobi esimeste tõeliselt kvaliteetsete värvifotode avaldamiseni on veel loetud päevad, kuid enne seda avaldas NASA omamoodi "teaseri" selle ühest proovivaatlusest mais. Allolev foto on üles võetud 32 tunni ja 72 kaadri liitmisel ühest pisikesest suhteliselt tähevaesest taevaalast. Kusjuures foto ei ole tehtud mitte mõne Webbi võimeka teaduskaameraga, vaid kõigest selle juhatuskaameraga (Fine Guidance Sensor), mille peamiseks ülesandeks on teleskoopi pildistaval objektil hoida ning kontrollida selle peeglite ja kaamerate joondust.

Sellegipoolest on sellel hämmastavalt teraval ja detailsel monkromaatilisel (ühetoonilisel) fotol näha mõnda meie galaktikasse kuuluvat tähte (kuusnurksete kiirtega) ning taustal tuhandeid seniavastamata galaktikaid, mille kaugusi võib mõõta sadades ja tuhandetes miljonites valgusaastates.

Näiteks Hubble kosmoseteleskoobil kulus oma sarnase ja toona revolutsioonilise süvavõtte (Deep field, 1995) tegemiseks kümme järjestikust päeva peakaameraga säritamist ning ühtekokku 342 kaadrit. Seda näeb alt.

Marsi Tharsise platoo

Araabia Ühendemiraatide marsisond Hope foto Marsi läänepoolkeral asuvast Tharsise vulkaanilisest platoost, kus asuvad Päikesesüsteemi suurimad vulkaanid. Peaaegu kaadri keskel on näha kuulsat Olypus Monsi ehk ammukustunud kilpvulkaani, mis on sama lai kui Poola ja mille tipp ulatub ümbritsevast tasandikust 26 kilomeetrit kõrgemale (23 km üle Marsi "merepinna"). Kaugemal paistavad reas kolm pisemat, kuid maises mõttes ikkagi hiiglaslikku vulkaani, mis kannavad vasakult paremale lugedes nimesid Ascraeus Mons, Pavonis Mons ja Arsia mons. Umbes Eesti laiuste vulkaanide tipud asuvad Marsi keskmisest vastavalt 18, 14 ja 20 kilomeetrit kõrgemale. Olgu võrdluseks toodud, et Maa suurim vulkaan Mauna Kea on jalamilt 9 kilomeetri kõrgune (4,2 km üle merepinna).

Foto töötles sondi toorandmetest välja Thomas Thomopoulos

Peagi avaladatakse James Webb kosmoseteleskoobi esimesed fotod

Päev vähem kui nädala pärast peaks saabuma hetk, mida on vaatlev astronoomia oodanud aastakümneid - avaldatakse esimesed värvilised teadus-kvaliteedis fotod maailma kõige võimekama teleskoobi - James Webb kosmoseteleskoobi poolt. Kuigi fotode sisu on hoitud kiivalt saladuses, on siit-sealt lekkinud kuuldused, et need on piisavalt hämmastavad (või siis õigemini paljastavad) toomaks nendega seotud teadlastele pisaraid silmi. Tõenäoliselt kümnekonna avaldatava foto seas on kindlasti mingi osa selliseid kaadreid, mis näitavad inimkonnale universumisügavusi, milleni ükski teleskoop siiani küündinud pole. Eks see olegi ju üks Webbi ligi veerandsajandit kestnud ja kümme miljardit dollarit maksma läinud ehituse eesmärke. Lisaks kaugetele galaktikatele leidub fotode hulgas tõenäoliselt ka midagi eksoplaneetide ehk teiste tähtede ümber tiirlevate planeetide kohta. Eks saame näha.

kunstniku nägemus James Webbist Maast 1,5 miljoni kilomeetri kaugusel vaatlusi tegemas.

Fotod avaldakse esmakordselt NASA TV Youtube kanalis toimuva otseülekande käigus, mille algusajaks on 12. juuli kell pool kuus õhtul. Sealt edasi kirjutab/räägib neist ilmselt iga meediakanal meie planeedil. Meie nende hulgas.

SpinLaunch katsetab rakettide viskamist

USA ettevõte SpinLaunch on viimased aastad arendanud üsna geniaalset ideed, kus nad hakkaksid tulevikus väiksemaid satelliite sõna otses mõttes orbiidile viskama. Paar kuud tagasi viisid nad läbi oma seni suurima testi, kui kolm meetrit pikk katsealus visati 1600 kilomeetrise algkiirusega kusagil 10 kilomeetri kõrgusele. Kogu teekonda filmis aluse põhjast välja vaatav kaamera.

SpinLaunchi põhimõte on suhteliselt lihtne. Hiiglaslikus vaakumiga täidetud tsentrifuugis kiirendatakse robotkäe otsas olev last (milleks on näiteks kaitsekestas olev pisike satelliit) mitmekordse helikiiruseni ning siis lastakse järsku taeva poole lahti. Last tungib läbi tsentrifuugis vaakumit hoidva membraani ning lendab peamiselt kineetilise energia naljal Maa orbiidile. Lõplike plaanide kohaselt võiks selliste visete algkiiruseks olla kuni 17 kordne helikiirus (ligi 6 kilomeetrit sekundis), mis tähendab, et visatav ese peab tsentrifuugis vastu pidama kuni 10 000 kordsele gravitatsioonikiirendusele. Peaks mainima, et inimene suudab veel üle elada mõne sekundi kestva 9 kordse G. Ehk siis tegemist saab olema rangelt mehitamata startidega.

Täissuuruses versioonist on asi veel aastate kaugusel, kuid juba nende väiksem prototüüp näeb päris muljetavaldav välja...

BepiColombo teine möödalend Merkuurist

Neljapäeval sooritas Euroopa ja Jaapani kosmoseagentuuride koostöös valminud kosmosesond BepiColombo oma teise möödalennu Päikesesüsteemi piseimast planeedist - Merkuurist. Sond möödus manöövri käigus planeedi kraatrilisest pinnast vaid 200 kilomeetri kauguselt.

BepiColombol on kavas veel neli möödalendu Merkuurist, kuni 2025. aastal peaks see viimaks selle ümber orbiidile jääma. Selliste möödalendude eesmärgiks on muuta tasapisi sondi trajektoori ja kiirust, kuna Päikesele nii lähedal oleva ja selle ümber väga kiiresti tiirleva Merkuuri orbiidile praktilistel kaalutlustel teisiti ei pääse.

Kord oma sihtmärgi ümber jõudnult hakkab see uurima planeedi mõistatusliku siseehitust, magnetvälja teket ja sünnilugu. Sellest saab kolmas Merkuuri külastanud ja teine selle orbiidile jõudnud sond NASA Marineri 10 ja MESSENGER nime kandvate uurimissondide järel.

Merkuurist kirjutasime aastaid tagasi oma kodulehel pikemalt: https://www.astromaania.ee/.../merkuur-planeet-mis...

Maa ja Kuu Saturni orbidiilt

Selline näeb meie planeet ja tema truu kaaslane välja umbes 1,4 miljardi kilomeetri kauguselt Saturni orbiidilt. Foto tegi kosmosesond Cassini, mis uuris aastatel 2004-2017 rõngastatud gaasihiidu. Foto on tehtud 2013. aasta juulis.

Kuu ja Maa vaheline kaugus on sellel petlik, kuna pildistamise ajal asus Kuu tõenäoliselt oma orbiidi kaugemas (või lähemas) nurgas. Tegelikult on Kuu kaugus meist umbes 30 Maa diameetrit (vaata proportsiaalset illustratsiooni kommentaarides).

PS Kui küsida, et miks ei paista fotol ühtegi tähte, siis selle põhjuseks on Maa suhteliselt suur heledus. Taustatähtede jäädvustamiseks vajaminev kaamera säriaeg/tundlikus oleks planeedi paisutanud ebamääraseks plärakaks.