“Svemirski teleskop Džejms Veb: novi pogled na astrohemiju”

Autor: Ružica Marković

Dizajniran da prevaziđe svog prethodnika, naširoko poznati Svemirski teleskop Habl (Hubble), Džejms Veb teleskop (James Webb Space Telescope), rezultat rada hiljade inženjera i stotine naučnika tokom više od dve decenije, pod pokroviteljstvom Nacionalne vazduhoplovne i svemirske administracije (NASA) i još dve svemirske agencije (Evropska, Kanadska), dobio je konačno priliku da se dokaže kada je lansiran pre nešto više od godinu dana, 25. decembra 2021. godine. Svoje putovanje započeo je sa tla Francuske Gvajane, da bi došao do tačke 1,5 miliona kilometara udaljene od Zemlje i omogućio nam da bacimo pogled u najdalje, najranije formirane galaksije i time postanemo korak bliži razumevanju našeg univerzuma.

Sa veličinom primarnog ogledala od čak 6,5 metara, bilo je neophodno šest meseci da se svi delovi teleskopa pravilno pozicioniraju i kalibrišu, sve u cilju postizanja do sada nezabeležene osetljivosti i rezolucije instrumenata. Tamo gde je Habl stao, Džejms nastavlja, jer njegovi instrumenti detektuju ne samo blisku već i središnju oblast infracrvenog dela elektromagnetnog spektra. Takvu svetlost emituju upravo objekti koji su najudaljeniji od nas i koje zbog toga smatramo najstarijim. Ovakav uvid u daleku prošlost našeg univerzuma donosi moguće odgovore na pitanja o njegovom nastanku i evoluciji, ali i svojevrsnu revoluciju za astrohemičare i istraživanja egzoplaneta uopšte.

Ali, gde se uopšte nalazi hemija u astrohemiji? Kao što je slučaj sa gotovo svim pitanjima od značaja za razumevanje kosmosa, i ovo je isprepletano i duboko povezano sa definisanjem i potragom za osnovnim sastojcima za pojavu života. Zbog toga nije neopravdano uzbuđenje koje je nastupilo sa pojavom Džejms Veb teleskopa, pomoću koga je moguće pratiti molekule vode, metana i ugljen-dioksida, odnosno upravo one molekule koje povezujemo sa atmosferom na planeti na kojoj je došlo do pojave života. Određivanjem hemijskog sastava udaljenih galaksija dolazi se do zaključaka o tome koje hemijske reakcije se dešavaju i dovode do formiranja jednog planetarnog sistema, jer svetlost koju registrujemo mora preći ogroman put nepromenljivom brzinom, te potiče zapravo iz duboke prošlosti, mladosti posmatrane galaksije. Uz to, date male molekule dalekih protoplanetarnih diskova koji okružuju mlade zvezde i iz kojih se rađaju planetarni sistemi, mogu biti praćeni sada i u čvrstoj fazi zahvaljujući proširenom delu spektra koji Džejms Veb teleskop detektuje. Time se otvara prozor u svet malih organskih molekula, kao što je na primer metanol, za koje se smatra da se mogu formirati fotohemijskim reakcijama u ledu tokom evolucije udaljenih galaktičkih sistema. Kombinovanjem podataka dobijenih u laboratorijskim eksperimentima, simulacijama i upotrebom ovog teleskopa naučnici će moći da odgovore na pitanja gde se, kada i kako formiraju takvi molekuli – da li je to u ledu i prašini tokom samog rođenja zvezdanih sistema, odnosno da li su sastojci koji mogu dovesti do pojave života prisutni i pre formiranja samih planeta. Spektar molekula koji se mogu pratiti proširen je i za ispitivanje atmosfera i površina već postojećih planeta, gde razumevanje ravnoteže između planetine atmosfere i površine čini ključan korak u potrazi za drugim planetama nalik našoj. Međutim, za potragu za uslovima koji podržavaju život neće biti nužno dosegnuti toliko daleko. NASA će rukovoditi i istraživanjima sastava gasovite faze prirodnih satelita Jupitera i Saturna, Evrope i Enkelada respektivno, kako bi se ispitale pretpostavke u vezi sa postojanjem velikih rezervoara vode ispod njihove ledene površine. Drugi će pak pratiti koja se sve jedinjenja nalaze na kometama koje proleću našim Sunčevim sistemom. Od ugljen-dioksida, čije praćenje nije moguće upotrebom teleskopa koji su na Zemlji, s obzirom da njena atmosfera apsorbuje veći deo zračenja iz infracrvenog dela spektra koji je od interesa za njegovu detekciju, do potencijalno prisutnih policikličnih aromatičnih ugljovodonika.

Neiznenađujuće, Džejms Veb teleskop ispunio je očekivanja i dao ne samo po prvi put dokumentovane fotografije infracrvenog sveta u kome se rađaju zvezde, već i prvi u nizu predstojećih uvida u sastav ledenog protoplanetarnog diska protozvezde IRAS 15398-3359, gde su pronađeni tragovi supstanci kao što su ugljen-dioksid, metan, amonijak i još organskih jedinjenja. Na kraju, sa svakom uspešnom analizom protoplanetarnih sistema i njihovih protozvezda, jedino pitanje koje ostaje jeste da li će tokom svog životnog veka Džejms Veb teleskop stići da opravda cenu od 10 milijardi dolara – cenu koja je, čini se, neophodna za otkrivanje nepoznanica našeg infracrvenog univerzuma.

Slika 2: Carina Nebula;

Izvor: NASA, https://www.nasa.gov/webbfirstimages

Reference:

• Brian Dunbar. First Images from the James Webb Space Telescope (internet). NASA. (ažurirano 12.07.2022; citirano 28.02.2023). Dostupno na: https://www.nasa.gov/webbfirstimages.
• Gardner J.P, Mather J.C, Clampin M. et al. The James Webb Space Telescope. Space Sci Rev. 2006. 123, 485–606. DOI: https://doi.org/10.1007/s11214-006-8315-7.
• National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. Pathways to Discovery in Astronomy and Astrophysics for the 2020s. Washington, DC: The National Academies Press. 2021. DOI: https://doi.org/10.17226/26141.
• Webb Key Facts (internet). (citirano 28.02.2023). Dostupno na: https://jwst.nasa.gov/content/ about/faqs/facts.html.
• Pontoppidan K. M. et al. The JWST Early Release Observations. ApJL. 2022. 936 L14. DOI: 10.3847/2041-8213/ac8a4e.
• Yang Yao-Lun et al. CORINOS. I. JWST/MIRI Spectroscopy and Imaging of a Class 0 Protostar IRAS 15398–3359. ApJL. 2022. 941 L13. DOI: 10.3847/2041-8213/aca289.