A magyar tudománytörténet fontos mérföldköve, hogy az évszázad egyik legjelentősebb űrkutatási vállalkozásaként pályára állított James Webb űrtávcsővel megszülettek a legelső magyar asztrofotók, amelyeket Detre Hunor Örs és Gáspár András csillagászok jegyeznek. Négy asztrofotót Detre Hunor Örs a James Webb űrteleszkóp egyik fejlesztője, a Max Planck Intézet, az Európai Űrügynökség és a NASA által egyaránt elismert magyar szakember, egy felvételt pedig Gáspár András, a MIRI csoport másik magyar kutatója, az Arizonai Egyetem munkatársa készített. A komoly tudományos értékkel rendelkező lenyűgöző felvételeket a szerzők szíves hozzájárulásával exkluzív módon, elsőként osztjuk meg a hazai közönséggel.

Detre Hunor Örs 2008-tól dolgozik a Max Planck Csillagászati Intézetben a James Webb űrtávcsövet (JWST) kifejlesztő csapat tagjaként, mint az űrteleszkóp egyik legbonyolultabb egységét, a MIRI-t megkonstruáló csoport elektronikai vezetője.  

Detre Hunor Örs a baltimore-i irányítóközpontbanForrás: JWST/MIRI

A MIRI a James Webb űrtávcső négy műszere közül az egyik legkülönlegesebb egység, mert a másik három műszerrel szemben, amelyek passzív hűtésűek, a MIRI  aktív hűtést igényel. Az elmúlt négy hónapban, március és július között történt meg a MIRI beüzemelése. Amint Detre Hunor Örs az Origónak elmondta a MIRI beüzemelése azért kezdődött a legutolsóként, mivel ez a James Webb űrtávcső leghidegebb egysége,

amit folyamatosan 6 K (kelvin) azaz -267 Celsius fokos hőmérsékleten kell tartani, vagyis közel az abszolút nulla fokhoz.

 

A James Webb űrteleszkóp művészi ábrájaForrás: NASA/JLP-Caltech

Detre Hunor Örs ebből a bonyolult folyamatból négy beüzemelési mérést irányított a Baltimore-i (Maryland, Amerikai Egyesült Államok) irányítóközpontban (MOC, Mission Operation Center, Baltimore, Space Telescope Science Institute). Ezekből a mérési eredményekből azonban egészen július 14-ig semmi sem volt publikus, de mostanra már 100 terrabájtnyi anyag vált elérhetővé.

Érdekes titkokról mesél a Macskaszem-köd

Az első, Detre Hunor Örs által készített felvétel ( a mérésvezető Tim Grundy volt) a James Webb űrteleszkóp MIRI egysége beüzemelésének egyik leggyönyörűbb képe, amely az NGC 6543 katalógusszámú Macskaszem-ködöt ábrázolja. A Földtől 3300 fényév távolságra fekvő látványos planetáris köd a Draco (Sárkány) csillagképben található.

A Macskaszem-köd átmérője 0,2 fényév,

ami – szemléltetésképpen - kereken a kétszázszorosa a Naprendszer átmérőjének. A planetáris, vagyis bolygószerű köd elnevezés némileg megtévesztő, amelynek a 18. századra nyúlik vissza az eredete.

Az NGC 6543 planetáris köd, a Macskaszem-köd Detre Hunor Örs által a james Webb űrteleszkóppal készített asztrofotójaForrás: MIRI/Detre Hunor Örs

A kor csillagászai apró, bolygószerű képződménynek látták ezeket a kozmikus objektumokat a távcsöveikben. A planetáris ködök középpontjában olyan, az életük vége felé járó csillagok találhatók, amelyek átlagosan 0,8-8 naptömegűek. (Napunkból is ilyen köd lesz 5 milliárd év múlva.) E csillagok erős napszele lefújja a külső rétegeiket. A napszél annyira erős, hogy a csillag néhány ezer év alatt a tömegének akár a felét is elvesztheti.

A Macskaszem-köd a Hubble ( a képmontázs bal szélén) és a James Webb (jobbra) felvételein. A jobb szélső JWST-fotót Gáspár András készítetteForrás: MIRI/Gáspár András

Ezt a kifújt plazmaanyagot a rendkívül forró hőmérsékletű központi csillag felhevíti, és ezt a gerjesztett fényt látjuk planetáris ködként.

Detre Hunor Örs vezette a MIRI egységet kifejlesztő Európai Konzorcium elektronikai csoportjátForrás: Origo - Polyák Attila

A képen a Hubble és Webb úrteleszkóp együttes, úgynevezett hamis-színes képét látható.

A képen a világos mély kék a Hubble által detektált és az emberi szem számára láthatatlan UV fényt mutatja. Kékkel a vörös színeket (0,6 mikrométer), zöld színnel a közeli infravörös (0,9 mikrométer), míg vörössel a MIRI tudományos műszerének a közép infravörös (5,6 mikrométer) fényét jelenítettük meg. A különböző színek más és más fizikai folyamatokról árulkodnak.

A Hubble űrtávcsővel 1990 óta végeznek csillagászati megfigyeléseketForrás: NASA/ESA

A képen a Hubble és Webb űrteleszkópok hamis-színei jól elkülönülnek, bizonyítva, hogy a két űrtávcső milyen jól kiegészíti egymást.

Egy elképesztő energiaforrás az univerzum mélyéről

Detre Hunor Örs elmondta, hogy a beüzemeléskor keresni kellett egy nagyon erős infravörös pontforrást is,  ami fényes nyomot hagy a detektoron. Erre azért volt szükség, hogy vizsgálni lehessen, hogyan tűnik el a nyom az ezt követő felvételeken.

Gáspár András, az Arizonai Egyetem kutatója a baltimore-i irányítóközpontbanForrás: James Webb/MIRI

Erre a célra az NGC 6552 katalógusszámú csillagváros látszott a legtökéletesebbnek, amely egy Seyfert 2 típusú galaxis. A Seyfert-galaxisok egészen kis méretű, de infravörös tartományban rendkívül fényes galaxismaggal rendelkeznek.

Az NGC 6552 katalógusszámú szuperfényes Seyfert2 típusú galaxis űrfotója, amit Detre Hunor Örs készített a James Webb űrtleszkóppalForrás: MIRI/Detre Hunor Örs

A nagyon erős fény energiaforrása a Seyfert-galaxis középpontjában található szupermasszív fekete lyuk

körüli akkréciós korong, amely elnyeli a környezetében lévö gázt, port, sőt, akár teljes csillagokat is. A központi régió hihetetlen erős infravörös energiakibocsátása meghaladja a galaxis több száz milliárd csillagának összes energiakibocsátását. A Hubble és Webb űrtávcsövek meréseiből készített hamis-színes képen vörössel látszódik a galaxismag infravörös sugárzása.

Az NGC 6552 katalógusszámú Seyfer2 galaxis képmontázsán a bal szélső kép a Hubble űrteleszkóppal a jobb pedig a James Webb-el készült. A felvétel jól mutatja a látható fényben és a közép-infra tartományban készült fotók közötti különséget, utóbbi rengeteg új tudományos információt jelent. A képet Gáspár András készítetteForrás: MIRI/Gáspár András

A másik felvétel Gáspár András képe. A bal oldalon a Hubble vizuális fényben készült, míg a jobb oldalon a Webb infravörös tartományú képe látható, a közép infravörös fényben hihetetlenül fényes galaxismaggal. E felvétel mérésvezetője Daniel Dicken volt a JWST MIRI csoportjából.

Az Ősrobbanás utáni időkből származó vörös galaxisok

A harmadik felvétel a Nagy Magellán-köd közép infra tartományban készített 9 színű képe, ami egyben a felvételt készítő Detre Hunor Örs önálló mérése is. A beüzemelés során elvégzett mérés a detektor szélsötétedését vizsgálta. Egyelőre ez az egyetlen olyan MIRI felvétel, amelyen az összes (szám szerint 9) szűrő egyszerre lett alkalmazva.

A Nagy-Magellán felhő Detre Hunor Örs felvételén. A bal alsó inzertben a galaxis teljes képe látható, a kinagyított részlet helyével bejelölveForrás: MIRI/Detre Hunor Örs

A Nagy Magellán-felhő (LMC) a Tejútrendszer egyik törpe kísérő galaxisa aminek az átmérője nagyjából az egy huszada a mi galaxisunk átmérőjének.

A Nagy Magellán-felhő látszólagos átmerője az égbolton 10 fok, azaz hússzor nagyobb mint a telihold. A Nagy Magellán-felhő két hamis-színes verziója más és más részleteit mutatja meg ennek a kis régiónak. A hamis-színes képen a MIRI legrövidebb megfigyelési hullámhosszait (6 mikrométertől) kékkel, a közepes hullámhosszakat zölddel, míg a leghosszabbakat (25,5 mikrométerig) vörössel mutatjuk.Itt jól elkülönülnek a kékes színű csillagok, zöldes gáz és porködök.

A felvételen látható vörös pöttyök legtöbbje egy-egy galaxis.

A második felvétel a James Webb űrtávcső négy leghosszabb színszűrőjével készült kép. Ez a kép az előzőekhez képest unalmasnak tűnhet, pedig több mint elgondolkodtató.

A Nagy Magellán-felhő ugyanazon területe, de már csak négy szűrővel készített képe. A csillagszerű és különböző színű pontok távoli galaxisok képeiForrás: MIRI/Detre Hunor Örs

Ugyanis ezeken a hullámhosszakon a Tejútrendszer és kísérő törpegalaxisának csillagai már csak igen ritkán láthatóak. A legvörösebb galaxisok a képen így időben is olyan távoliak, hogy nem sokkal az Ősrobbanás után, még az univerzumunk "bölcsődés" korában indult el fényük.A felvételen látható színek jól mutatják a JWST asztrofotón lévő nagyszámú háttér galaxis távolságát. A vörös színűek a legtávolabbiak, a látható univerzumunk határán fekvő csillagvárosok. Fényük több mint 10-13 milliárd éve indult el, de jelenleg már több mint 20-40 milliárd fényév távolságra távolodtak tőlünk. A zöldes színűek már kevésbé nagy távolságra vannak, és a kék színárnyalatúak a legközelebb fekvők,

persze, még ezek távolsága is csak milliárd fényévekkel mérhető.

Ezért majdnem minden pötty, még a legkisebbek is, egy-egy nagyon távoli galaxis képei. Detre Hunor Örs elmondta, hogy a beüzemelés során ennek a képnek az M&M's nevet adták, mivel a felvételen látható galaxisok színei hasonlatosak voltak az M&M's csokoládék színeihez. De miért más és más a színük? Ennek oka a galaxisok különböző vöröseltolódásában rejlik.

A Nagy Magellán-felhőről különböző színtartományokban Gáspár András által készített felvételekForrás: MIRI/Gáspár András

Minél nagyobb sebességgel távolodik egy galaxis, annál inkább a vörösbe tolódik el a fénye. A jelenség hasonló a hang Doppler eltolódásához, amit például a közeledő és távolodó sziréna hangjánál tapasztalhatunk.

A Hubble űrteleszkóppal ellentétben a James Webb a legnagyobb vöröseltolódású galaxisokat is látja,

amik fénye már teljesen az infravörösbe, sőt a közép infravörösbe tolódott át. Edwin Hubble amerikai csillagász fedezte fel 1929-ben, hogy a galaxisok vöröseltolódása és a távolsága közt összefüggés áll fenn.

Edwin Hubble amerikai csillagász fedezte fel a vöröseltolódás segítségével az univerzum tágulásátForrás: Space.com

Minél nagyobb ez az effektus, annál távolabbi a galaxis. Tehát, ezen a képen a kék, kevésbé vörös-eltolódott galaxisok közelebb, míg a vörösek távolabb vannak. Ám a térbeli távolság az univerzumban időbeni távolságot is jelent, ugyanis a távoli vörös színárnyalatú galaxisokról milliárd éveket kellett utaznia a fénysugárnak amíg a Webb főtükrébe, majd detektoraiba ért.

A Spitzer űrtávcsö és James Webb MIRI műszerének összehasonító fotója a Nagy Magellán-felhőrőlForrás: JWST/MIRI

A legvörösebb galaxisok a képen így időben is olyan távoliak, hogy nem sokkal az Ősrobbanás után, még az univerzumunk "bölcsődés" korában indult el fényük.

Már a beüzemelési fázisban sem lehetett olyan képeket készíteni, amelyek ne hordoznának komoly, tudományos értékű részleteket, pedig ez még csak a kezdet – kommentálta a felvételek jelentőségét Detre Hunor Örs, a JWST-projekt egyik magyar kutatója.