James Webb -avaruusteleskooppi on havainnut maailmankaikkeutta jo kolmen vuoden ajan, myös suomalaiset mukana käyttämässä!
James Webb -avaruusteleskooppi aloitti tiedehavaintonsa kesällä 2022. Sen jälkeen teleskooppi on jo toteuttanut lähes 900 tiedeohjelmaa. Sen tarjoama kuvaustarkkuus ja herkkyys ihmissilmälle näkymättömän infrapunavalon alueessa tekevät siitä ylivoimaisen tähtitieteellisen observatorion.
Turun yliopiston tähtitieteen professori Seppo Mattila kertoo mitä James Webb -avaruusteleskooppi on jo havainnut ja miten suomalaiset ovat olleet siinä mukana.
Mattila ryhmineen hyödyntää Webb -avaruusteleskoopin keräämiä havaintoja mm. tähtien hajoamisesta mustien aukkojen läheisyydessä ns. TDE-tapahtumissa (engl. Tidal Disruption Event). Tutkimalla TDE-tapahtumia tähtitieteilijät saavat tietoa galaksien keskustojen mustista aukoista ja niiden ympäristön tähtien ja tähtienvälisen aineen ominaisuuksista tavalla, joka ei muuten olisi mahdollista.
“Galaksien keskustoissa on usein suuret määrät pienistä kiinteistä hiukkasista koostuvaa ns. tähtienvälistä pölyä, joka absorboi ja uudelleen säteilee alunperin lyhyemmillä aallonpituuksilla ollutta valoa. Webbin infrapunahavainnot tarjoavat tietoa tämän pölyn koostumuksesta ja ominaisuuksista. Havaitsemalla infrapuna-alueessa saamme lisäksi ainutlaatuista tietoa näiden TDE-tapahtumien ominaisuuksista, jota ei ole tarjolla yleisesti käytetyissä näkyvän ja ultaviolettivalon havainnoissa”, Mattila kertoo.
Webb on vienyt eteenpäin myös supernovana räjähtävien tähtien tutkimusta. Mattilan kollegan Turun yliopiston tähtitieteilijän Rubina Kotakin johtamassa hankkeessa hyödynnetään Webb-avaruusteleskoopin herkkyyttä keski-infrapuna-alueessa läheisten suurimassaisten tähtien elinkaaren päättävien supernovien tutkimuksessa.
“Havaitsemalla supernovia useita satoja päiviä räjähdyksen jälkeen pystymme määrittämään räjähdyksessä syntyneiden raskaiden alkuaineiden määriä niiden supernovan keski-infrapuna spektriin jättämien ‘sormenjälkien’ perusteella. Tällä tavalla saadaan myös uutta tietoa supernovana räjähtäneen tähden ominaisuuksista juuri ennen sen räjähtämistä”, Kotak kertoo.
Webb pystyy myös löytämään supernovia maailmankaikkeuden melko varhaisilta ajoilta. Aiemmin kaukaisimmat tunnetut supernovat löytyivät ajalta, jolloin maailmankaikkeus oli noin 3 miljardin vuoden ikäinen.
“Onnistumme nyt löytämään supernovia maailmankaikkeudesta vain reilut miljardi vuotta alkuräjähdyksen jälkeen, hyödyntäen Webbin havaitsemia ultrasyviä kuvia”, sanoo Mattila.
Mattila ryhmineen on mukana analysoimassa näitä Webbin tekemiä löytöjä ja vertaamassa supernovien esiintymismääriä siihen kuinka paljon tähtiä syntyi ja miten galaksit kehittyivät maailmankaikkeuden eri vaiheissa. Tulevaisuudessa Webb-teleskooppi saattaa mahdollistaa myös maailmankaikkeuden kaikkein ensimmäisten ns. populaation III tähtien tutkimuksen havaitsemalla niiden räjähdyksiä supernovana.
Helsingin yliopiston tähtitieteilijän Mika Juvelan johtamassa hankkeessa puolestaan tutkitaan läheisen suurimassaisten tähtien syntyalueen, Orionin molekyylipilven, säiemäistä tiheysrakennetta.
“Webbin suuri erotuskyky auttaa meitä näkemään myös kaikkein pienimmät yksityiskohdat, miten massa virtaa tiheisiin, valovuoden läpimittaisiin pilviytimiin ja miten uudet tähdet alkavat syntyä näiden sisällä. Tulokset tulevat parantamaan myös ymmärrystämme nuorista, vielä muodostumassa olevien tähtien ympärillä olevista pyörivistä kaasu- ja pölykiekoista, joista voi myöhemmin kehittyä planeettoja”, Juvela kertoo.
Webb avaruusteleskoopin keräämä havaintoaineisto tarjoaa tarkimpia ja syvimpiä infrapuna-alueen kuvia maailmankaikkeudesta, kunnes Euroopan eteläisen observatorion ESO:n 39-metrin läpimittainen ELT (Extremely Large Telescope) valmistuu vuosikymmenen vaihteessa. Mattila on saanut seurata ELT:n valmistumista läheltä toimiessaan reilun viiden vuoden ajan Suomen delegaattina ESO:n neuvostossa.
“Useat ELT:llä toteutettavat tiedeohjelmat tullaan suunnittelemaan Webb-avaruusteleskoopin tuottamien tulosten ja löytöjen pohjalta. Toisaalta ELT ja Webb täydentävät hyvin toisiaan, koska niiden vahvuusalueet ja havaintojen kattama parametriavaruus ovat erilaiset”, Mattila kertoo.
Turun yliopisto on mukana ELT:n adaptiivista optiikkaa hyödyntävän korkean resoluution kameran, MICADO:n, kehitystyössä ja näin myös suomalaiset pääsevät osallistumaan ELT:n ensimmäisiin havaintoihin.
Seppo Mattila, professori, Turun yliopisto
