Kuu läbi teleskoobi (Tehnoloogiline Päike - Kasvav Maa)

Märkamatult on meie facebooki leheküljel täitunud 4000 jälgija piir. Raske öelda, et kas nelja ja poole tegevusaasta kohta on tegemist hea või keskpärase tulemusega, kuid meie oleme igatahes uhked. Eriti kui mõelda, et meie kodulinnas Tõrvas elab kusagil 2800 inimest. See näitab, et vaatamata nimele jälgib meid ka kaugema kandi rahvas ning ega tegelikult räägime me siin ju enamasti asjadest, mis linna, riigi ja isegi planeedi või Päikesesüsteemi piire ei tunnista.

Kui leiate, et meie lehekülg võiks huvi pakkuda veel rohkematelegi inimestele, siis sellele saab teist igaüks omalt poolt kaasa aidata. Üheks heaks võimaluseks on lihtsalt meie lehekülge oma seinal jagada ja soovitada: https://www.facebook.com/torvaastronoomiaklubi

Teine viis oleks meie lehekülge hinnata ja mõne sõnaga arvustada. Selleks valige lehekülje avalehelt vastav alajaotus. Muidugi ootame endiselt oma postituste alla ka teie kõigi meeldimisi, jagamisi ja kommentaare.

Kuna facebook ei ole kõige parem keskkond, kus sõrmi valusaks kerides vanemaid postitusi lugeda, saate neid teemade ja märksõnade järgi mugavamalt otsida meie kodulehelt aadressil https://www.astromaania.ee/ Hetkel leiab neid sealt ligemale seitsesada. Lugemist ja vaatamist peaks jaguma kõigile. Keda huvitab meie klubi ajalugu ja meie tehnikaga tehtud parimad astrofotod, siis tasub külastada meie Vikipeedia lehekülge aadressil: https://et.m.wikipedia.org/wiki/T%C3%B5rva_astronoomiaklubi

All üks musikaal-lunaarne video, mis sai koostatud ühel maikuu hilisõhtul üles võetud klippidest läbi teleskoobi. Kuna Kuu oli toona meie asukohast silmapiirile üsna lähedal, on sellelt hästi näha Maa atmosfääri virvendust reaalajas. Teleskoop Bresser Messier NT-203/1200, monteering SkyWatcher EQ6-R Pro, kaamera Nikon D5600, Barlow 2x ja 3x.

Kasutatud muusika (soovitame kuulata valjult ja/või läbi kõrvaklappide): Tehnoloogiline Päike - Kasvav Maa (Kõige Pikem Päev, 2011).

James Webbi peegel sai ootamatu obaduse

Räägime taaskord James Webbi kosmoseteleskoobist, kuid seekord mitte nii väga positiivses mõttes. Mõned päevad tagasi ilmus NASA inseneride raport, millest selgub, et maailma kõige kallim teadusinstrument on juba saanud ühe mikrometeoroidi kokkupõrkes oodatust tõsisemalt kahjustada.

Raportist võib lugeda, et viimase poole aasta jooksul on Webbi 18-segmendilist berülliumist ja kullast liitpeeglit tabanud kokku kuus mikrometeoroidi (või vähemalt nii mitu on kokkupõrkeid suudetud tuvastada). Need on siis väga väikesed tolmu- kuni liivatera mõõdus meteoriidid, mis liiguvad teleskoobi suhtes mitu kilomeetrit sekundis ning mida kõikjal Päikesesüsteemis leidub lugematul hulgal. Neist kuuest kokkupõrkest viis olid nii nõrgad, et nende poolt põhjustatud mõju oli praktiliselt olematu. Üks kokkupõrge oli aga oodatust palju tugevam ning nüüd on selgunud, et see on üht Webbi peeglit pöördumatult vigastunud. See tähendab, et ühe peeglisegmendi (C3) kuju on jäädavalt muutunud ning sellest tekkinud (tibatillukest) viga ei ole võimalik peeglite omavahelisi nurke muutes täielikult kompenseerida.

Interferomeetriline kujutis Webbi peapeegli kujust laboris (vasakul) ja peale eelmainitud tabamust. Valge laik tähistab kohta, kus peegel on kokkupõrke tagajärjel deformeerunud. Täpsemalt on segmendi niinimetatud lainefrondi viga võrreldes eelneva 56 nanomeetriga 280 nanomeetrit. Kõikide peeglite keskmine viga on aga 59 nanomeetrit, mis on tegelikult endiselt astronoomiselt hea tulemus. Võrdluseks on keskmise juuksekarva läbimõõt kusagil 90 000 nanomeetrit.

Kuigi Webbi disainides ja ehitades on mikrometeoroidide tabamustega nii selle peeglite kui muude tähtsate komponentide pihta arvestatud, tuleb sellise tugevusega kokkupõrke toimumine nii vara teleskoobi missiooni alguses halva ja ootamatu üllatusena. Esialgu jääb (optimistlik) võimalus, et tegemist oli statistiliselt ebatõenäolise juhusega, kuid juhul kui lähiajal peaks teleskoop saama sarnase obaduse, tuleks tõsiselt ümber hinnata, et mida see instrumendi prognoositava eluea kohta ütleb.

Kui näiteks Webbi orbiidil ümber Maa L2 punkti leidub seniarvatust rohkem suhteliselt suuri ja kiireid mikrometeoride, võib sarnaste obaduste kumulatiivne mõju teleskoobi rikkuda enne kui selle küte lõppeb. See viimane võib juhtuda alles kahekümne aasta pärast. Ühe võimaliku strateegiana kaalutakse võimalust tulevikus vältida teleskoobi peeglite pööramist otse selle liikumissuuna poole, kust peaks oht tabamust saada olema keskmisest suurem. See muidugi häiriks Webbi ülitihedat teadustööd, mistõttu esialgu hoitakse veel hinge kinni ja loodetakse, et uut sarnast kokkupõrget niipea ei toimu.

Kui eelnev jutt võis jätta mulje nagu Webbi peeglid on nüüd kõverad ja varsti tuleb sellelt ilusate fotode ja andmete asemel vaid uduseid plärakaid, siis muidugi nii hull see ka asi pole. Kaugel sellest. Isegi antud tabamuse järel toimetab teleskoop praktiliselt kõikide mõõdetavate parameetrite järgi paremini kui joonestuslaual ette nähti ja kui kõik läheb hästi võib ta seda teha veel pikalt.

M74 struktuur ja koostis James Webbi vahendusel

James Webbi kosmoseteleskoobi fotod ei taha kuidagi lõppeda. Ja miks peakski? Iga uus vaatlus, mis selle abiga tehakse, näitab meile universumit sõna otses mõttes uus valguses. Alloleval fotol, mis avaldati eile Kopenhaageni ülikooli poolt, on näha meist 32 miljoni valgusaasta kaugusel asuva spiraalgalaktika M74 (NGC 628) keskosa kesk-infrapuna valguses. Nähtavad keerised on selle galaktika tolmused ja gaasirikkad ning seega aktiivseid tähtekke piirkondi (punakad) täis spiraalharud. Kusjuures M74 struktuur arvatakse olevat suhteliselt sarnane meie enda Linnuteele. Galaktika ulatus antud fotol on kusagil 50 tuhat valgusaastat.

Võrdluseks kHubble kosmoseteleskoobi foto samast galaktikast nähtavas valguses:

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.