JWSTn laukaisu onnistui

James Webb -avaruusteleskooppi nousi Ariane 5 -raketilla Euroopan avaruussatamasta Ranskan Guayanassa 25. joulukuuta kello 14.20 Suomen aikaa. Laukaisun ja raketista irrottamisen jälkeen Webbin operaatiokeskus Baltimoressa, Yhdysvalloissa vahvisti Webbin avanneen aurinkopaneelinsa ja on hyvässä kunnossa, mikä merkitsee laukaisun onnistumista.

Euroopan avaruusjärjestön Ariane 5 kantoraketti vei JWSTn avaruuteen. Kuva ESA.

James Webb avaruusteleskooppi, joka on NASAn, ESAn ja Kanadan avaruusjärjestön (CSA) välinen kansainvälinen yhteistyöprojekti, siirtyy ensi kuussa määränpäähänsä: Lagrangen pisteeseen (L2), jossa se tekee havaintoja maailmankaikkeutta infrapunaisen valon aallonpituudella.

"Webin laukaisu on valtava juhla kansainväliselle yhteistyölle, joka mahdollisti tämän seuraavan sukupolven tehtävän. Haluan kiittää kaikkia tämän kunnianhimoisen kaukoputken suunnitteluun, rakentamiseen ja lanseeraukseen osallistuneita, jotka ovat tehneet tästä päivästä totta. Olemme lähellä Webbin uutta näkemystä maailmankaikkeudesta ja sen tekemiä jännittäviä tieteellisiä löytöjä”, ESAn pääjohtaja Josef Aschbacher sanoi.

"James Webb -avaruusteleskooppi edustaa NASAn ja kumppaniemme pyrkimystä viedä meitä eteenpäin tulevaisuuteen", sanoo NASA:n johtaja Bill Nelson. "Webin lupaus ei ole se, mitä tiedämme löytävämme; se on mitä emme vielä ymmärrä tai emme voi vielä käsittää universumissamme. En malta odottaa, mitä se paljastaa!”

"CSA on ylpeä saadessaan panostaa kriittisiin välineisiin tähän laajamittaiseen kansainväliseen kumppanuuteen osana maailmanlaajuista pyrkimystä vauhdittaa seuraavaa suurta tieteellistä harppausta. Kanadalaiset tähtitieteilijät ovat innoissaan Webbin tietojen käyttämisestä ja tämän ainutlaatuisen observatorion tarjoamista valtavista tieteellisistä mahdollisuuksista”, sanoi CSA:n presidentti Lisa Campbell.

”Olen erittäin iloinen ja ylpeä siitä, että Ariane 5:n monipuolisuus ja luotettavuus ovat mahdollistaneet tällaisen uraauurtavan tehtävän käynnistämisen. Tämä on kunnianosoitus kaikkien mukana olevien tiimien ammattitaitoa ja omistautumista kohtaan”, sanoo Daniel Neuenschwander, ESAn avaruuskuljetusten johtaja.

ESAn maa-asemien ESTRACK-verkostolla oli keskeinen rooli Ariane 5:n ja Webbin jäljittämisessä nousun jälkeen erottamiseen asti.

Nyt avaruudessa ja matkalla L2:een Webb käy läpi monimutkaisen avautumisjakson. Seuraavien kuukausien aikana instrumentit käynnistetään ja niiden ominaisuuksia testataan. Puolen vuoden avaruuden jälkeen Webb aloittaa rutiininomaiset tieteelliset havainnot.

Webb havaitsee syvemmälle: maailmankaikkeuden ensimmäisistä galakseista tähtien ja planeettojen syntymiseen, eksoplaneettoihin, joissa on potentiaalia elämälle, ja jopa omaan Aurinkokuntaamme.

"Ajatus Webbistä sai alkunsa tähtitieteilijöiden unelmasta tarkkailla ensimmäisten galaksien syntymistä varhaisessa universumissa, mutta kaukoputki pystyy tekemään paljon enemmän kuin kaikki olivat toivoneet", sanoo Günther Hasinger, ESAn tiedejohtaja.

ESA on osallistunut kahteen Webbin neljästä tieteellisestä instrumentista: NIRSpec ja MIRI. "Näiden monimutkaisten instrumenttien kehittäminen on ollut Euroopan teollisuuden ja tiedeyhteisön erinomaisuuden ansiota", Günther lisää.

"Odotamme nyt innolla Webbin saamia kauniita kuvia ja spektrejä. Euroopan tähtitieteellinen yhteisö on innoissaan nähdessään tulokset 33 prosentin käytettävissä olevasta havaintoajasta, jonka he voittivat kilpailukykyisesti Webbin ensimmäiseksi vuodeksi”, sanoo Antonella Nota, ESA Webb -projektitutkija. Koko Webb-tehtävän ajan 15 ESAn tähtitieteilijää työskentelee teleskooppioperaatioiden parissa.

 

JWST lähtee jouluaattona

Päivitys: laukaisu on siirtynyt kehnon sään vuoksi, uusi lähtöikkuna on 25.12.2021 kello 14.20 — 14.52 Suomen aikaa.

Monien viivästymisien jälkeen NASA on ilmoittanut uusimman avaruusteleskooppinsa, James Webb Space Telescope (JWST), laukaisun tapahtuvan 24. 12.2021 kello 14.20 Suomen aikaa. Laukaisun jälkeen teleskooppi hakeutuu maapallon Lagrangen pisteeseen L2, joka sijaitsee noin 1,5 miljoonan kilometrin etäisyydellä maapallon yö puolella. Lagrangen pisteet ovat alueita, joissa kappaleet (niin keinotekoiset kuin luonnollisetkin) pysyttelevät pitkiä aikoja ilman aktiivista ohjausta. Tämä sijoituspaikan ominaisuus säästää hyvin paljon laitteistojen ohjaamiseen tarvittavaa polttoainetta ja näin avaruuslennon pituus voi olla paljon pitempi kuin muissa paikoissa tai kiertoradoilla.

Taiteilijan näkemys JWST:stä sijoituspaikassaan Lagrangen pisteessä L2. Kuva NASA,

 
Lagrangen pisteellä on toinenkin etu, joka tulee erityisen hyvin hyödynnettyä JWSTn havainnoissa. Teleskoopin havainnot tehdään infrapunaisella aallonpituudella, joka tunnettaan myös lämpösäteilynä. Tästä syystä teleskooppia ei voi suunnata sen paremmin Maahan, Kuuhun tai Aurinkoon, sillä ne ovat erittäin voimakkaita infrapunasäteilijöitä. Sijoituspaikassa mainitut kohteet kuitenkin jäävät teleskoopista katsoen samalle puolelle, joten havaintoalue on mahdollisimman laaja turvaetäisyydet huomioon ottaen. Maapallo kuitenkin kiertää Auringon kerran vuodessa ja näin tekee maapallon mukana myös JWST. Vuoden aikana teleskooppi voi siis tehdä havaintoja mistä tahansa kohteesta maailmankaikkeudessa.

Avaruusteleskoopiksi JWST on suurikokoinen. Sen pääpeilin halkaisija on noin 6,5 metriä, joten sen keräämä valomäärä on moninkertainen verrattuna esimerkiksi Hubbleen, jonka pääpeilin halkaisija on ”vain” n. 2,5 metriä. Valonkeräyskyky ja maanpinnalta vaikeasti havaittavien infrapunaisten aallonpituuksien käyttö havaintoihin tarjoaa aivan uusien tutkimusmahdollisuuksien avautumisen tutkimisen.

Erityisen suurella mielenkiinnolla tutkijat odottavat kaukaisen ja hyvin nuoren maailmankaikkeuden kohteiden havaitsemista, sillä niistä yli 13 miljardia vuotta sitten lähtenyt valo on punasiirtynyt infrapunaiselle aallonpituudelle. Voi olla mahdollista, että JWST:llä tehdään ensimmäiset havainnot maailmankaikkeuden aivan ensimmäisistä tähdistä.

Teorian mukaan, nämä tähdet ovat olleet täysin erilaisia kuin nykyisessä maailmankaikkeudessa olevat tähdet, sillä ne koostuivat vain ja ainoastaan vedystä ja heliumista. Ovatko ne todellakin teorian mukaisesti valtavan massiivisia ja nopeasti supernovaan päätyviä jättiläisiä, vai jotain aivan muuta? Tutkijoita kiinnostaa myös ensimmäisten galaksien muodostuminen ja vaikuttiko niiden muodostumiseen mahdollisesti heti alkuräjähdyksen jälkeen syntyneet minikokoiset mustat aukot tai oliko nämä mustat aukot aivan erilaisia kuin nykyiset, jopa eräänlaisia proto mustia aukkoja, kuten hiljattain julkaistu uusi tutkimus ehdottaa.

JWST aloitettiin suunnittelulla jo yli kolme vuosikymmentä sitten vuonna 1989. Lukuisten ongelmien, muutosten, uudelleen suunnittelun ja viivästysten vaikeuttama projekti tuli lopulta maksamaan 10 miljardia dollaria. Viivästyksiä on tullut aivan viime metreilläkin. Laukaisun piti tapahtua tämän syksyn aikana, lähtöpäiväksi määriteltiin ensin lokakuun loppupuoli. Sen jälkeen lähtöä siirrettiin joulukuun 18 päiväksi ja aivan viime hetkellä 22. ja lopulta nyt 24 joulukuuta. Tässä vaiheessa emme voi mitään muuta kuin toivoa laukaisun onnistumista ja teleskoopin virheetöntä toimintaa sijoituspaikassaan.

 Voit katsoa laukaisua suorana NASATV:stä.

 Voit lukea ennemmän JWST:tä Avaruusmagasiinin tästä artikkelista.

Tarkimmat kuvat Linnunradan keskustan alueelta

ESO2119fi — Tutkimustiedote

Euroopan eteläisen observatorion Very Large Telescope Interferometer (ESO:n VLTI) on ottanut tähän mennessä tarkimmat kuvat galaksimme keskellä olevasta alueesta supermassiivisen mustan aukon ympäriltä. Uudet kuvat tarkentavat aluetta 20 kertaiseksi verrattuna aikaan ennen VLTI:tä. Tämän ansiosta tähtitieteilijät ovat löytäneet uuden tähden mustan aukon läheltä. Linnunradan keskellä sijaitsevien tähtien kiertoratoja seuraamalla tutkimusryhmä on saanut arvioitua mustan aukon massan entistä tarkimmin.

Nämä kuvat, jotka on otettu ESO:n Very Large Telescope Interferometrin (VLTI) GRAVITY-instrumentilla maalis-—heinäkuussa 2021, näyttävät hyvin lähellä Sgr A*:ta olevia tähtiä. Yksi näistä tähdistä, nimeltään S29, havaittiin lähestyvän mustaa aukkoa 13 miljardin kilometrin etäisyyteen, mikä on vain 90 kertaa Auringon ja Maan välinen etäisyys. Toinen tähti, nimeltään S300, havaittiin ensimmäistä kertaa uusissa VLTI-havainnoissa. Kuva ESO / GRAVITY yhteistyö. Klikkaa kuvaa suuremmaksi.

”Haluamme oppia enemmän Linnunradan keskellä olevasta mustasta aukosta, Sagittarius A*:sta. Kuinka massiivinen se tarkalleen on? Pyöriikö se? Käyttäytyvätkö sen ympärillä olevat tähdet täsmälleen niin kuin Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian perusteella odotamme? Paras tapa saada vastaus näihin kysymyksiin on seurata supermassiivista mustaa aukkoa lähellä olevien tähtien kiertoratoja. Olemme nyt osoittaneet, että voimme tehdä sen tarkemmin kuin koskaan ennen”, Reinhard Genzel, johtaja Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE) Garchingista Saksasta, kertoi. Hän sai Nobelin palkinnon vuonna 2020 Sagittarius A*:n tutkimuksesta. Genzel ja hänen ryhmänsä uusimmat tulokset, jotka laajentavat kolmen vuosikymmenen aikana tehtyjä tutkimuksia Linnunradan supermassiivista mustaa aukkoa kiertävistä tähdistä, julkaistaan tänään kahdessa julkaisussa Astronomy & Astrophysics lehdessä.

Tutkimusryhmän, joka tunnetaan nimellä GRAVITY-kollaboraatio, pyrkimyksenä on löytää mustan aukon läheltä lisää tähtiä. Ryhmä kehitti uuden analyysitekniikan, jonka avulla he ovat saaneet syvimmät ja terävimmät kuvat galaksimme keskustasta. ”VLTI:n ansiosta saavutamme tämän uskomattoman tarkkuuden ja uusien kuvien avulla näemme syvemmälle kuin koskaan ennen. Yksityiskohtien määrä on hämmästyttävä, ja ne ovat paljastaneet mustan aukon läheisyydestä useita tähtiä ja niiden liikkeitä,” Julia Stadler, tutkija Max Planckin astrofysiikan instituutista Garchingista, sanoi. Ollessaan MPE:ssä hän johti tutkimusryhmässä kuvien ottamista. Merkillepantavaa on, että he löysivät tähden nimeltään S300, jota ei aiemmin oltu havaittu. Tämä osoittaa, kuinka tehokas tämä menetelmä on Sagittarius A*:n lähellä olevien erittäin himmeiden kohteiden havaitsemisessa.

Viimeisimpien maalis-—heinäkuun 2021 välisenä aikana tehtyjen havaintojen avulla tutkimusryhmä keskittyi tekemään tarkkoja mittauksia tähdistä niiden lähestyessä mustaa aukkoa. Näihin kuului ennätystähti S29, joka oli lähimpänä mustaa aukkoa toukokuun lopulla 2021. Se ohitti sen vain 13 miljardin kilometrin etäisyydeltä, joka vastaa noin 90-kertaista Auringon ja Maan välistä etäisyyttä, valtavalla nopeudella (8 740 kilometriä sekunnissa). Minkään muun tähden ei ole koskaan havaittu kulkevan niin läheltä mustaa aukkoa, tai etenevän niin nopeasti mustan aukon ympäri.

Tutkimusryhmän mittaukset ja kuvat olivat mahdollisia GRAVITYn ansiosta. Se on ainutlaatuinen instrumentti, jonka yhteistyöverkosto on rakentanut Chilessä sijaitsevalle ESO:n VLTI:lle. GRAVITY yhdistää ESO:n VLT-teleskoopin (Very Large Telescope) neljän 8,2 metrin teleskoopin valon interferometriaksi kutsutulla tekniikalla. Tämä on monimutkainen menetelmä, ”mutta lopulta saadut kuvat ovat 20 kertaa terävämpiä kuin pelkästään yksittäisistä VLT-teleskoopeista saadut kuvat, paljastaen galaktisen keskuksen salaisuudet”, Frank Eisenhauer MPE:stä ja GRAVITYn päätutkija, sanoi.

”Seuraamalla Sagittarius A*:n läheisillä kiertoradoilla olevien tähtien ratoja pystymme tarkasti tutkimaan Maata lähimmän massiivisen mustan aukon gravitaatiokenttää, sekä pystymme testaamaan yleistä suhteellisuusteoriaa ja määrittämään mustan aukon ominaisuuksia”, Genzel selitti. Tutkimusryhmän uudet havainnot yhdessä aiempien tietojen kanssa vahvistivat, että tähtien radat vastaavat täsmälleen yleisen suhteellisuusteorian ennustuksia mustan aukon läheisyydessä liikkuville kappaleille, kun mustan aukon massa on 4,30 miljoonaa auringon massaa. Tämä on tähän mennessä tarkin arvio Linnunradan keskellä olevalle mustan aukon massalle. Tutkijat onnistuivat myös hienosäätämään Sagittarius A*:n etäisyyttä Maasta ja he havaitsivat sen olevan 27 000 valovuoden päässä meistä.

Uusien kuvien saamiseksi tähtitieteilijät käyttivät koneoppimismenetelmää nimeltään Information Field Theory. He mallintivat sitä, miltä todelliset kohteet näyttäisivät ja simuloivat kuinka GRAVITY näkisi ne, ja vertasivat simulaatiota GRAVITYn havaintoihin. Tämän ansiosta he pystyivät löytämään ja seuraamaan tähtiä Sagittarius A*:n läheisyydestä ennennäkemättömän tarkasti. GRAVITY-havaintojen lisäksi tutkimusryhmä käytti NACOn ja SINFONIn dataa, jotka ovat kaksi aikaisempaa VLT-instrumenttia. Tämän lisäksi he hyödynsivät Yhdysvaltalaisten Keckin observatorion ja NOIRLabin Gemini-observatorion havaintoja.

GRAVITY päivitetään GRAVITY+ -versioon myöhemmin tällä vuosikymmenellä. Se asennetaan myös ESO:n VLTI-järjestelmään, joka entisestään lisää havaintoherkkyyttä, jolloin himmeitä tähtiä voidaan havaita vielä lähempää mustaa aukkoa. Tutkimusryhmän tavoitteena on lopulta havaita tähtiä niin läheltä mustaa aukkoa, että mustan aukon pyörimisen aiheuttamat painovoimavaikutukset näkyisivät niiden kiertoajoissa. Chilen Atacaman autiomaassa rakenteilla oleva ESO:n tuleva Extremely Large Telescope (Erittäin suuri kaukoputki) mahdollistaa näiden tähtien nopeuden erittäin tarkan määrittämisen. ”Kun GRAVITY+:n ja ELT:n voimat yhdistetään, pystymme selvittämään, kuinka nopeasti musta aukko pyörii”, Eisenhauer sanoi. ”Tähän mennessä kukaan ei ole siihen pystynyt.”

Videoanimaatio 

Seuraavasta linkistä löytyy videoanimaatio Sagitarius A*:ta kiertävistä tähdistä.

https://cdn.eso.org/videos/hd_and_apple/eso2119b.m4v

ESO:n kaukoputki on kuvannut planeetan kaikkein massiivisimman tähtiparin kiertoradalta

eso2118fi — Tutkimustiedote — 8. joulukuuta 2021

”Planeetan löytäminen b Centaurin kiertoradalta oli erittäin jännittävää, koska se muuttaa täysin käsitystämme massiivisista tähdistä planeettojen hallitsijoina”, Markus Janson Ruotsista sanoi. Hän on Tukholman yliopiston tähtitieteilijä, ja tänään verkossa Nature-lehdessä julkaistun uuden tutkimuksen pääkirjoittaja.

European Southern Observatoryn Very Large Telescope (ESO:n VLT) on ottanut kuvan planeetasta, joka kiertää b Centauria, kahden tähden järjestelmää, joka voidaan nähdä paljaalla silmällä. Tämä on kuumin ja massiivisin planeettoja isännöivä tähtijärjestelmä, joka on tähän mennessä löydetty, ja planeetta havaittiin kiertävän sitä 100-kertaisella etäisyydellä Jupiterin Auringosta. Jotkut tähtitieteilijät uskoivat, että planeettoja ei voi olla olemassa näin massiivisten ja näin kuumien tähtien ympärillä – tähän asti.

 

b Centauri on kahden tähden järjestelmä, joka sijaitsee noin 325 valovuoden etäisyydellä Maasta Kentaurin tähdistössä. Se tunnetaan myös nimellä HIP 71865 ja sen massa on vähintään kuusi kertaa Auringon massan suuruinen, joten se on ylivoimaisesti massiivisin järjestelmä, jonka kiertoradalta on saatu varma havainto planeetasta. Tähän asti, yhtään planeettaa ei oltu havaittu tähdiltä, joiden massa on enemmän kuin kolme kertaa auringonmassaa.

Useimmat massiiviset tähdet ovat myös erittäin kuumia, eikä tämäkään järjestelmä ole siitä poikkeus. Sen päätähti on niin sanottu B-tyypin tähti, joka on yli kolme kertaa Aurinkoa kuumempi. Korkean lämpötilansa ansiosta se lähettää voimakasta ultravioletti- ja röntgensäteilyä. 

Tällaisten tähtien suurella massalla ja lämpötilalla on suuri vaikutus järjestelmää ympäröivään kaasuun, jonka pitäisi estää planeettojen muodostumista. Erityisesti mitä kuumempi tähti on, sitä enemmän korkean energian säteilyä se tuottaa, mikä saa ympäröivän materian haihtumaan nopeammin. ”B-tyypin tähtien ympäristöä pidetään yleisesti varsin tuhoavana ja vaarallisena, joten aikaisemmin uskottiin, että suurten planeettojen muodostaminen niiden kiertoradoille pitäisi olla äärimmäisen vaikeaa”, Janson sanoi.

Uusi löytö kuitenkin osoittaa, että planeetat voivat itse asiassa muodostua näinkin valtavissa tähtijärjestelmissä. ”b Centauri:n planeetta on outo maailma ympäristössä, joka on täysin erilainen kuin mitä täällä maapallolla ja Aurinkokunnassamme voimme kokea”, Tukholman yliopiston tohtorikoulutettava Gayathri Viswanath kertoi. ”Ympäristö on ankara, jota äärimmäinen säteily hallitsee, ja jossa kaikki on jättimäisessä mittakaavassa. Tähdet ovat suurempia, planeetat ovat isompia ja etäisyydet ovat pidempiä.”

Itse asiassa löydetty planeetta, nimeltään b Centauri (AB)b tai b Centauri b, on äärimmäinen. Se on 10 kertaa niin massiivinen kuin Jupiter, joten se on yksi massiivisimmista planeetoista, joita on koskaan löydetty. Lisäksi se liikkuu tähtijärjestelmän ympäri yhdellä laajimmista toistaiseksi löydetyistä kiertoradoista, etäisyydellä, joka on huikeat 100 kertaa suurempi kuin Jupiterin etäisyys Auringosta. Planeetan suuri etäisyys järjestelmän keskellä olevasta tähtiparista voisi olla avain planeetan selviytymiseen.

Nämä tulokset olivat mahdollisia ESO:n Chilessä sijaitsevaan VLT-teleskooppiin asennetun huippuinstrumentin, Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE), ansiosta. SPHERE on menestyksekkäästi kuvannut useita planeettoja, jotka kiertävät muita tähtiä kuin Aurinkoa, mukaan lukien ensimmäinen kuva kahdesta auringonkaltaista tähteä kiertävästä planeetasta.

SPHERE ei kuitenkaan ollut ensimmäinen instrumentti, jolla tämä planeetta kuvattiin. Tutkimuksen osana ryhmä tutki b Centauri-järjestelmän arkistotietoja ja havaitsi, että ESO:n 3,6 metrin teleskooppi oli itse asiassa kuvannut planeetan jo yli 20 vuotta sitten, vaikka sitä ei tuolloin tunnistettu planeetaksi.

ESO:n Extremely Large Telescope eli ELT-kaukoputken ja VLT:n päivitysten myötä tähtitieteilijät saattavat saada lisää tietoa tämän planeetan muodostumisesta ja ominaisuuksista. ELT aloittaa havaintonsa myöhemmin tällä vuosikymmenellä. ”Olisi kiehtovaa selvittää, miten planeetta on muodostunut, mikä on tällä hetkellä mysteeri”, Janson totesi lopuksi.