U počátku vesmíru s Webbovým vesmírným dalekohledem

Michele Raviart - Vatican News

Stroj času schopný vyfotografovat první hvězdy, první černé díry a první galaxie, které vznikly krátce po velkém třesku, a studovat atmosféry planet, které jsou nejvíce podobné Zemi. To dokáže vesmírný teleskop Jamese Webba, největší, který kdy byl postaven a který na Vánoce 2021 vyslaly na oběžnou dráhu NASA, Evropská vesmírná agentura a Kanadská vesmírná agentura. Letos 29. února, se na Katedře fyziky římské univerzity La Sapienza konala konference s názvem "Neviditelný vesmír odhalený vesmírným teleskopem Jamese Webba", pořádaná ve spolupráci Papežské akademie věd a univerzity La Sapienza, na níž byly zhodnoceny dosavadní výsledky a objevy, k nimž díky snímkům z teleskopu došlo. Mezi přednášejícími byl profesor Roberto Maiolino z univerzity v Cambridge, člen týmu vědců, kteří projekt sledují od samého počátku.

Pane profesore, co je Webbův vesmírný dalekohled?

Je to největší vesmírný dalekohled na oběžné dráze. Je optimalizován pro pozorování infračerveného pásma, které je zvláště užitečné pro studium některých vesmírných jevů a určitých kategorií objektů, a je pravděpodobně jedním z nejambicióznějších projektů v astronomii, které kdy byly vyvinuty. Pro představu, stál deset miliard dolarů. To nemusí nutně svědčit o kvalitě, ale dává to představu o významu, který vědecká a astronomická komunita tomuto dalekohledu přikládá.

Co nám umožňuje vidět?

Pozorování v infračerveném pásmu je důležité pro řadu mimořádně důležitých astronomických studií, jako je například detekce a kategorizace atmosfér planet v jiných slunečních soustavách. V tomto ohledu je Webbův teleskop mimořádně výkonný a umožňuje nám proniknout do prachových mračen, v nichž se formují oblasti, kde vznikají nové hvězdy. Mezihvězdné moře totiž obsahuje velké množství malých pevných částic, které nazýváme mezihvězdný prach. Tyto částice, ačkoli jsou extrémně malé, velmi účinně pohlcují světlo hvězd, takže oblasti, kde vznikají nové hvězdy, často nevidíme. Tyto částice se však stávají téměř průhlednými v infračerveném záření, kterým jsme schopni proniknout a nahlédnout do nitra těchto hustých oblaků prachu, a sledovat tak, jak vznikají nové hvězdy nejen v blízkých galaxiích, ale i ve vzdáleném vesmíru. V důsledku rozpínání vesmíru se vlnová délka světla, které se k nám dostává, rozpíná, takže viditelné světlo hvězd ve vzdálených galaxiích se postupně posouvá do infračervené oblasti, a tento efekt je tím silnější, čím jsou galaxie vzdálenější. Pokud tedy chcete vidět první generace hvězd, první galaxie a první černé díry, je nezbytné pozorovat v infračervené oblasti. Webbův teleskop zvýšil naši schopnost pozorovat slabé objekty 100 000krát více než předchozí dostupné teleskopy, a to je zásadní, protože čím jsou tyto objekty vzdálenější, tím jsou slabší.

Jedním z nejzajímavějších aspektů dalekohledu je, že umožňuje nejen pohled v prostoru, ale také v čase...

Světlo má konečnou rychlost. Slunce, které vidíme nyní, není to, které tam právě teď je, ale je takové, jaké bylo asi před osmi minutami, protože to je doba, kterou světlo potřebovalo k tomu, aby dorazilo od Slunce. Nejvzdálenější galaxie, které byly nyní pozorovány, se nacházejí asi 300-400 milionů let po velkém třesku, což se může zdát jako hodně, ale v kontextu života vesmíru je to vlastně jen okamžik, když si uvědomíme, že život současného vesmíru trvá přes 13 miliard let, takže ve skutečnosti mluvíme o prvních okamžicích života vesmíru, kdy vznikly úplně první hvězdy, první černé díry a první vesmírné struktury. V tomto ohledu je Webb fantastickým strojem času a umožňuje nám nahlédnout zpět způsobem, který nám dosud žádný jiný teleskop neumožnil.

Dokážeme si představit, co bylo před tímto astronomicky krátkým časem? Co bylo před Velkým třeskem?

Před Velkým třeskem je fáze, kterou se zabývá kosmologie a kterou zkoumají jiné přístroje. My vlastně studujeme to, co se stalo po velkém třesku. Pomocí Webbova dalekohledu se v podstatě snažíme vypátrat vznik prvních hvězd. V tomto období mezi velkým třeskem a vznikem prvních hvězd se nic nedělo, těmto obdobím říkáme "temný věk", temná epocha, kdy v podstatě existoval pouze vodík a helium a nějakým způsobem působila pouze gravitace, která způsobovala kolaps hmoty. Nedošlo k žádnému vzniku světla, dokud se v prvních hvězdách, které vznikly v důsledku kolapsu prvních plynných jader, nespustily první jaderné reakce.

Další příspěvek Webbova teleskopu se týká studia atmosféry exoplanet, tedy planet mimo sluneční soustavu. Jaká je situace?

Planety, které byly nalezeny, nikoliv Webbem, ale jinými vesmírnými misemi a dalšími pozemními dalekohledy, se počítají na tisíce. To, na co se Webb hlavně zaměřil, je průzkum jejich atmosfér, přičemž s obrovským úspěchem nalezl důkazy různých molekul, jako je voda, oxid uhličitý, metan. Zajímavé je, že zpočátku byl zaměřen na obří planety, jako je Jupiter a Saturn, které se pozorují poněkud snadněji, protože jejich atmosféry jsou hustší, ale v poslední době je nejobtížnějším cílem studium atmosfér planet, které jsou podobnější Zemi a zároveň se nacházejí v takzvané "obyvatelné zóně", tedy na oběžných drahách, kde není ani příliš vysoká, ani příliš nízká teplota a které umožňují existenci vody v kapalném stavu.