Beelden van de wetenschap: de James-Webb-telescoop neemt ons 13 miljard jaar terug in de tijd

Gisteravond presenteerde president Biden de eerste foto gemaakt door de James-Webb Telescope of JWST (het Engelse acroniem). Sinds de lancering op 25 december 2021, en zelfs daarvoor, is de gemeenschap van astronomen en astrofysici erg ongeduldig geweest. En daar is reden voor, want deze telescoop belooft grote vooruitgang in de astronomie, met name in de studie van de oorsprong van het heelal of exoplaneten.

Maak foto's van de oorsprong van het heelal

Op de foto gemaakt door de JWST zien we veel meer zoals blijkt uit onderstaande vergelijking. De heldere stippen met kruisjes zijn sterren in onze melkweg. Deze "lichtpieken" zijn te wijten aan de configuratie van de telescoopspiegel, gesegmenteerd in kleine zeshoeken. Al het andere zijn sterrenstelsels. Aan de andere kant zit het grootste verschil in de tijd die nodig is om het te nemen. Het duurde enkele weken voordat Hubble dit beeld produceerde, maar slechts twaalf en een half uur voor Webb. Dit komt door het grote formaat van de spiegel, die sneller meer licht opvangt.

Sommige van de sterrenstelsels die op deze afbeelding zichtbaar zijn, bevinden zich op 13 miljard lichtjaar afstand. Dit betekent dat licht er 13 miljard jaar over heeft gedaan om naar ons te reizen sinds het werd uitgezonden door de melkweg, wat betekent dat we het universum zien zoals het was kort na de oerknal. Als dit met Hubble mogelijk was geweest, heeft de James-Webb-telescoop een veel betere resolutie, waardoor het mogelijk is om de vormen van sterrenstelsels veel gedetailleerder te detecteren.

Deze sterrenstelsels hebben verschillende morfologieën en kleuren. De kleuren vertellen ons over hun afstanden, de verste zijn die met de langste golflengte, dus de roodste. Dit zijn ook eenvoudigere vormen, minder gestructureerd, omdat ze "jonger" zijn. Sterrenstelsels nemen steeds complexere vormen aan als ze interageren met andere sterrenstelsels.

Er is nog steeds een enorm veld om met de Webb te fotograferen, omdat het deel van het universum dat we in deze afbeelding zien klein is: we zouden het kunnen verbergen door een zandkorrel op armlengte te houden.

Infrarood om de vorming van sterrenstelsels te begrijpen

Een van de grote verschillen tussen Hubble en de Webb is hun spectrale bereik: Hubble ziet voornamelijk in het zichtbare, terwijl de Webb een infraroodtelescoop is. Sterren in de buurt van de oerknal zenden, hoewel ze al lang dood zijn, ultraviolette straling uit. Hun afstand, als gevolg van de uitdijing van het heelal, verschuift hun golflengten naar het infrarood.

De Webb zal het ook mogelijk maken om de sterrenstof. Deze stof bestaat in twee vormen: koolstofhoudend, vergelijkbaar met roet, en in de vorm van silicaat, dat lijkt op zand. Het vormt zich rond sterren aan het einde van hun leven, gaat dan door het interstellaire medium en eindigt door nieuwe sterren te vormen. En uiteindelijk nieuwe sterrenstelsels.

Dit stof heeft de cruciale eigenschap dat het zichtbaar is in het infrarood en ondoorzichtig in het zichtbare, waardoor het onmogelijk is voor Hubble om het te analyseren. De waarneming van stof door de Webb zou moeten leiden tot een beter begrip van de mechanismen van de vorming van sterren en sterrenstelsels. Dit zal met name worden gedaan door de Carinanevel, de Austral Ringnevel en Stephan's Quintet te observeren.

Ten slotte zullen de beelden van de Webb-telescoop, vrij toegankelijk voor wetenschappers en het grote publiek, het mogelijk maken om exoplaneten en hun atmosfeer nauwkeurig te onderzoeken. In het infrarood zijn inderdaad verschillende moleculen waarneembaar, bijvoorbeeld het watermolecuul.

Dit artikel maakt deel uit van de serie "The great stories of science in open access", gepubliceerd met steun van het ministerie van Hoger Onderwijs, Onderzoek en Innovatie. Ga voor meer informatie naar de pagina Openthescience.fr.

Benoit Tonson, Afdelingshoofd Wetenschap + Technologie, The Conversation; Elsa Couderc, hoofd van de sectie Wetenschap + Technologie, The Conversation et Malik Habchi, Wetenschapsredacteur, The Conversation

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder Creative Commons-licentie. Lees deorigineel artikel.