Uusi kaukainen galaksi havaittiin JWST:lla

Uusi, kaukainen – mutta ei varmastikaan kaukaisin – galaksi havaittiin James Webb avaruusteleskoopilla. Professori Stefano Carniani (Scuola Normale Superiore, Piazza dei Cavalieri 7, I-56126 Pisa, Italy) johtama tukijaryhmä määritteli havaitun valon lähteneen (z = 14,32) noin 290 miljoonan vuoden ikäisestä maailmankaikkeudesta. Tällä hetkellä se on siis kaukaisin havaittu galaksi. Raportti tutkimuksesta on julkaistu Cornell yliopiston ylläpitämässä arXiv-julkaisupalvelussa ennen varsinaisen paperiversion julkaisemista.

Tuhansien pienten, eri muotoisten ja väristen galaksien kenttä avaruuden mustalla pohjalla. Kirkas etualan tähti, jossa on diffraktiopiikkejä, on vasemmassa alakulmassa. Keskustan lähellä pieni valkoinen laatikko hahmottaa alueen ja kaksi diagonaalista viivaa johtavat suurempaan laatikkoon oikeassa yläkulmassa, mikä suurentaa tämän alueen näkymää. Laatikon sisällä on banaaninmuotoinen möykky, joka on toisesta puolesta sinertävän punainen ja toisesta puoliskosta selvästi punainen. Nuoli osoittaa punaisempaan osaan ja on merkitty (JADES GS z 14 0.) 

Kuva: NASA, ESA, CSA, STSCI, Brant Robertson (UC Santa Cruz), Ben Johnson (CfA), Sandro Tacchella (Cambridge), Phill Cargile (CfA)

Tutkijat arvioivat, että JWST:llä pystytään havaitsemaan galakseja, jotka ovat vain 1/10 galaksin JADES–GS–z14–0 kirkkaudesta (Muv=−20.81±0.16). Tästä voidaan päätellä, että jossakin vaiheessa lähitulevaisuudessa havaitaan galaksi, josta tuleva valo on peräisin vieläkin varhaisemmasta maailmankaikkeudesta.

Uutinen tässä havainnossa ei kuitenkaan ole galaksin etäisyys, vaan se mitä galaksista on mitattu. Tärkein löytö lienee hapen runsas esiintyminen galaksissa. Tämä tarkoittaa sitä, että galaksista lähtenyt valo on peräisin ensimmäisten (ei kuitenkaan aivan ensimmäisen) sukupolvien tähdistä. Hapen olemassaolo kertoo valon lähteeksi tähdet (mustien aukkojen kertymäkiekkojen lisäksi). Mustat aukot ovat tavallisempia ja usein yksinomaisia valonlähteitä varhaisen maailmankaikkeuden galakseissa.

Tutkijoiden antaman lausunnon mukaan he ihmettelevät sitä, kuinka nopeasti tällainen tähdistä koostuva galaksi on täytynyt syntyä? Vastaus lienee siinä, että ensimmäisten sukupolvien tähdet ovat hyvin massiivisia ja niiden evoluutio super- tai hypernoviksi kestää vain muutaman miljoonan vuoden verran. Galaksi on hyvin pieni, vain noin 1 600 valovuotta halkaisijaltaan ja massaa sillä on useita satojamiljoonia auringonmassoja.

 

Webb- ja Hubble-teleskoopit vahvistavat maailmankaikkeuden laajenemisnopeuden, mutta arvoitus jatkuu edelleen

Maailmankaikkeuden laajenemisnopeus, jota kutsutaan Hubble-vakioksi, on yksi perusparametreista kosmoksen kehityksen ja lopullisen kohtalon ymmärtämisessä. Hubble-jännitteeksi (Hubble Tension) kutsuttu ero on kuitenkin havaittavissa vakion arvoissa, joita on mitattu useilla riippumattomilla etäisyysmittareilla, ja alkuräjähdyksen ennustetun arvon perusteella. NASA/ESA/CSA:n James Webb -avaruusteleskooppi on vahvistanut, että Hubble-avaruusteleskoopin tekemät havainnot olivat koko ajan oikeita, ja se on poistanut kaikki Hubblen mittauksiin liittyvät epäilykset.

Tämä kuva NGC 5468 -galaksista, joka sijaitsee noin 130 miljoonan valovuoden etäisyydellä Maasta, on yhdistelmä Hubble- ja James Webb -avaruusteleskooppien havainnoista. Tämä on kaukaisin galaksi, josta on tunnistettu kefeidejä, muuttuvia tähtiä. Ne ovat tärkeitä kilometripylväitä maailmankaikkeuden laajenemisnopeuden mittaamisessa. Kefeidien perusteella laskettu etäisyys on ristiinkorreloitu galaksissa sijaitsevan Ia-tyypin supernovan kanssa. Ia-tyypin supernovat ovat niin kirkkaita, että niiden avulla voidaan mitata kosmisia etäisyyksiä paljon kefeidien etäisyysalueen ulkopuolella, mikä laajentaa universumin laajenemisnopeuden mittauksia syvemmälle avaruuteen.

Tässä spiraaligalaksissa on neljä vastapäivään kaartuvaa spiraalihaaraa. Kierteishaarat ovat täynnä nuoria, sinisiä tähtiä, ja niiden välissä on purppuranpunaisia tähdenmuodostumisalueita, jotka näkyvät pieninä pisteinä. Galaksin keskiosa on paljon kirkkaampi ja kellertävämpi, ja siinä on selvä kapea lineaarinen palkki, joka on kulmassa kello 11:stä kello 5:een. Kierteishaarojen ulkopuolella on kymmeniä punaisena näkyviä taustagalakseja. Avaruuden tausta on musta.]

Kuva: NASA, ESA, CSA, STScI, A. Riess (JHU/STScI).

Yksi NASA/ESA:n Hubble-avaruusteleskoopin rakentamisen tieteellisistä perusteista oli käyttää sen havaintovoimaa universumin laajenemisnopeuden tarkan arvon määrittämiseen. Ennen Hubblen laukaisua vuonna 1990 maanpäällisillä teleskoopeilla tehdyissä havainnoissa oli valtavia epävarmuustekijöitä. Laajenemisnopeudelle saaduista arvoista riippuen maailmankaikkeus saattoi olla 10 – 20 miljardia vuotta vanha. Viimeisten 34 vuoden aikana Hubble on kutistanut tämän mittaustuloksen alle yhden prosentin tarkkuuteen ja kiinnittänyt eron 13,8 miljardin vuoden ikäarvoon.

Ikäarvio on saavutettu tarkentamalla niin sanottuja "kosmisia etäisyysportaita" mittaamalla tärkeitä kilometripylväitä, joita kutsutaan kefeideiksi. Kefeidien valon kirkkaus muuttuu jaksonpituudella, joka on suoraan verrannollinen tähtien massaan. Näin ollen, havaitsemalla kirkkauden muutoksia, voimme määrittää tähden absoluuttisen kirkkauden ja edelleen voimme laskea niiden etäisyydet. Kefeidit ovat myös hyvin kirkkaita tähtiä, joten niitä voidaan havaita hyvin kaukaa, joten ne soveltuvat hyvin tämän tyyppiseen etäisyysmittaukseen.

Hubble-arvo ei kuitenkaan vastaa muita mittaustuloksia, jotka viittaavat siihen, että maailmankaikkeus laajeni nopeammin alkuräjähdyksen jälkeen. Nämä havainnot tehtiin ESA:n Planck-satelliitin kartoittaessa kosmista mikroaaltotaustasäteilyä, joka on suunnitelma siitä, miten maailmankaikkeuden rakenne kehittyy sen jälkeen, kun se on jäähtynyt alkuräjähdyksestä.

Yksinkertainen ratkaisu dilemmaan olisi sanoa, että ehkä Hubble-havainnot ovat vääriä, koska sen mittauksiin on hiipinyt epätarkkuutta syvän avaruuden mittareista. Sitten tuli James Webb -avaruusteleskooppi, jonka avulla tähtitieteilijät voivat tarkistaa Hubblen tulokset. Webbin infrapunanäkymät kefeideistä vastasivat Hubblen optisen valon tietoja. Webb vahvisti, että Hubble-teleskoopin tekemät havainnot olivat koko ajan oikeassa ja poisti kaikki Hubblen mittauksiin liittyvät epäilykset.

Lopputulos on se, että niin sanottu Hubble-jännite (Hubble Tension), joka vallitsee läheisen maailmankaikkeuden tapahtumien ja varhaisen maailmankaikkeuden laajenemisen välillä, on edelleen kosmologeja työllistävä arvoitus. Avaruuden kudokseen saattaa olla kietoutunut jotain, mitä emme vielä ymmärrä.

Vaatiiko tämän ristiriidan ratkaiseminen uutta fysiikkaa? Vai johtuuko se mittausvirheistä kahden eri menetelmän välillä, joita käytetään avaruuden laajenemisnopeuden määrittämiseen?

"Kun mittausvirheet on poistettu, jäljelle jää todellinen ja jännittävä mahdollisuus, että olemme ymmärtäneet maailmankaikkeuden väärin", sanoo Adam Riess, Baltimoressa sijaitsevan Johns Hopkinsin yliopiston fyysikko. Riess on saanut Nobel-palkinnon siitä, että hän oli mukana löytämässä sitä, että maailmankaikkeuden laajeneminen kiihtyy salaperäisen ilmiön, jota nykyään kutsutaan pimeäksi energiaksi.

Vuonna 2023 tehty ensimmäinen Webb-havainto vahvisti, että Hubblen mittaukset laajenevasta maailmankaikkeudesta olivat tarkkoja. Hubble-jännityksen lieventämisen toivossa jotkut tutkijat kuitenkin arvelivat, että mittauksissa olevat näkymättömät virheet voivat kasvaa ja tulla näkyviin, kun katsomme syvemmälle maailmankaikkeuteen. Erityisesti tähtien joukkoistuminen voisi vaikuttaa systemaattisesti kaukaisempien tähtien kirkkausmittauksiin.

Riessin johtama SH0ES (Supernova H0 for the Equation of State of Dark Energy) -ryhmä sai lisähavaintoja Webbillä tehdyillä havainnoista kefeideistä, jotka voidaan nyt korreloida Hubble-tietojen kanssa.

"Olemme nyt kattaneet koko Hubble-havaintojen alueen, ja voimme sulkea mittausvirheen Hubble-jännityksen syyksi erittäin suurella varmuudella pois", Riess sanoi.

Jotkin tähtitieteilijät ovat kuitenkin esittäneet, että kun siirrytään "toista porrasaskelmaa" pitkin eteenpäin, kosmiset etäisyystikkaat saattavat horjua, jos kefeidimittaukset muuttuvat epätarkemmiksi etäisyyden kasvaessa. Tällaisia epätarkkuuksia voi esiintyä, koska kefeidien valo voi sekoittua viereisen tähden valoon - vaikutus voi korostua etäisyyden kasvaessa, kun tähdet pakkautuvat taivaalle ja niitä on vaikeampi erottaa toisistaan.

Havaintohaasteena on se, että aiemmat Hubble-kuvat kaukaisemmista kefeideistä näyttävät yhä enemmän sekoittuneilta ja päällekkäisiltä naapuritähtien kanssa yhä suuremmilla etäisyyksillä meidän ja niiden isäntägalaksien välillä, mikä edellyttää tämän vaikutuksen huolellista huomioon ottamista. Välissä oleva pöly vaikeuttaa entisestään mittausten varmuutta näkyvässä valossa. Webbin ir-havainnot kuitenkin läpäisevät pölyn ja erottaa kefeidit tavallisista naapuritähdistä.

"Webbin ja Hubblen yhdistäminen antaa meille molempien maailmojen parhaat puolet. Huomaamme, että Hubblen mittaukset pysyvät luotettavina, kun nousemme pitemmälle kosmisella etäisyysportaalla", Riess sanoo.

Uusissa Webb-havainnoissa on mukana viisi isäntägalaksia, joissa on kahdeksan Ia-tyypin supernovaa ja joissa on yhteensä 1 000 kefeidiä. Havainnot ulottuvat kaukaisimpaan galaksiin NGC 5468, josta kefeidejä on mitattu ja joka on 130 miljoonan valovuoden etäisyydellä. "Tämä kattaa koko sen alueen, jolla teimme mittauksia Hubblen avulla. Olemme siis päässeet kosmisten etäisyystikkaiden toisen portaan päähän", sanoo toinen kirjoittaja Gagandeep Anand (Space Telescope Science Institute Baltimore).

Hubble- ja Webb-avaruusteleskooppien vahvistus Hubble-jännitteestä antaa muille observatorioille mahdollisuuden ratkaista mysteeri, mukaan lukien NASAn tuleva Nancy Grace Roman -avaruusteleskooppi ja ESA:n hiljattain käynnistämä Euclid-missio.

Tällä hetkellä Hubblen ja Webbin havaitsemat etäisyystikkaat on asettanut tukevan ankkuripisteeseen ja Planckin havaitseman alkuräjähdyksen jälkihehkun (kosminen taustasäteily) maailmankaikkeuden alun välille. Sitä, miten maailmankaikkeuden laajeneminen muuttui näiden kahden päätepisteen välissä kuluneiden miljardien vuosien aikana, ei ole vielä suoraan havaittu. "Meidän on selvitettävä, puuttuuko meiltä jotain siitä, miten yhdistää maailmankaikkeuden alku ja nykyhetki", Riess sanoo.

Nämä havainnot julkaistiin 6. helmikuuta 2024 ilmestyvässä The Astrophysical Journal Letters -lehdessä.

 

Webb in ja Hubblen havainnot yhdistettiin

NASA/ESA/CSA James Webb-avaruusteleskooppi ja NASA/ESA Hubble-avaruusteleskooppi ovat yhdessä havainneet laajaa galaksijoukkoa, joka tunnetaan nimellä MACS0416. Tuloksena oleva pankromaattinen kuva yhdistää näkyvän ja infrapunavalon muodostaen yhden kattavimmista koskaan saavutetuista universumin näkymistä. Noin 4,3 miljardin valovuoden etäisyydellä sijaitseva MACS0416 on muodostunut kahdesta törmääväästä galaksijoukkosta, jotka lopulta yhdistyvät muodostaen vielä suuremman joukon.

Galaksijoukko MACS0416 jossa on gravitaatiolinssin korostaman taustagalaksi, joka oli olemassa noin 3 miljardia vuotta alkuräjähdyksen jälkeen. Tuo galaksi sisältää kohteen, jonka havaittu kirkkaus vaihtelee ajan myötä ja jonka tiederyhmä antoi lempinimen "Mothra". Mothra on tähti, jonka kuva on suurentunut vähintään 4 000 kertaiseksi. Tiimi uskoo, että Mothran kuvaa ei suurenna vain galaksijoukon MACS0416 gravitaatio, vaan myös "millilinssinä" tunnettu kohde, jonka massa on suunnilleen yhtä paljon kuin pallomaisella tähtijoukolla.

Kuva: NASA, ESA, CSA, STScI, J. Diego (Instituto de Física de Cantabria, Espanja), J. D'Silva (U. Länsi-Australia), A. Koekemoer (STScI), J. Summers & R. Windhorst (ASU) ja H. Yan (U. Missouri)

Kuva paljastaa runsaasti yksityiskohtia, jotka ovat mahdollisia vain yhdistämällä molempien avaruusteleskooppien havainnot. Se sisältää joukon galakseja joukon ulkopuolella ja joukon lähteitä, jotka vaihtelevat ajan myötä, todennäköisesti gravitaatiolinssien vuoksi – kaukaisten taustalähteiden valon vääristymisestä ja vahvistumisesta.

Tämä klusteri oli ensimmäinen joukko Hubble-ohjelmasta nimeltä Frontier Fields, jo käynnistettiin vuonna 2014. Hubble oli edelläkävijä etsiessään joitain luonnostaan himmeimpiä ja nuorimpia koskaan havaittuja galakseja. Webbin infrapunanäkymä vahvistaa merkittävästi näitä havaintoja ulottumalla vielä pidemmälle varhaiseen universumiin.

Kuvan tekemiseksi valon lyhyimmät aallonpituudet olivat yleensä värikoodattua siniselle, pisimmät punaiselle ja keskiaallonpituudet vihreälle kanavalle. Laaja aallonpituusalue, 0,4 – 5 mikromteriä, tuottaa erityisen näyttävän galaksimaiseman.

Nämä värit antavat vihjeitä galaksien etäisyyksistä: sinisimmät galaksit ovat suhteellisen lähellä ja niissä esiintyy usein voimakasta tähtien muodostumista, joita Hubble havaitsee parhaiten, kun taas punaisemmat galaksit ovat yleensä kauempana, joita Webb havaitsee infrapunaisella aallonpituuksilla. Jotkut galaksit näyttävät myös erittäin punaisilta, koska ne sisältävät runsaasti kosmista pölyä, joka pyrkii imemään sinisempiä tähtien valon värejä.

Vaikka uudet Webb-havainnot edistävät tätä esteettistä näkemystä, ne otettiin tiettyyn tieteelliseen tarkoitukseen. Tutkimusryhmä yhdisti kolme havaintoaikakauttaan, joista jokainen tehtiin viikkojen välein, neljänteen aikakauteen CANUCS-tutkimusryhmästä (CAnadian NIRISS Unbiased Cluster Survey). Tavoitteena oli etsiä kohteita, joiden havaittu kirkkaus vaihtelee ajan myötä.

He tunnistivat 14 tällaista kohdetta. Kaksitoista niistä sijaitsi kolmessa galaksissa, jotka suurentuivat voimakkaasti gravitaatiolinssin vaikutuksesta, ja ne ovat todennäköisesti yksittäisiä tähtiä tai monitähtijärjestelmiä, jotka ovat hetkellisesti erittäin suurentuneet. Loput kaksi kohdetta ovat maltillisemmin suurentuneissa taustagalakseissa ja ovat todennäköisesti supernovija.

Niin monien muutuvan kohteen löytäminen suhteellisen lyhyen ajanjakson havainnoista viittaa siihen, että tähtitieteilijät voisivat löytää paljon enemmän vastaavia kohteita tästä klusterista ja muista sen kaltaisista säännöllisestä seurannasta Webbin avulla.

Ryhmän tunnistamista muuttuvista kohteista yksi erottui erityisesti joukosta. Sijaitsee galaksissa, joka oli olemassa noin 3 miljardia vuotta alkuräjähdyksen jälkeen, ja se on suurentunut kertoimella 4 000 vähintään. Tiimi antoi lempinimen tähtijärjestelmä ”Mothra” kuvatakseen sen "hirviöluonnetta". Se on sekä erittäin kirkas että erittäin suurentunut. Se liittyy toiseen linssittyneeseen tähteen, jonka tutkijat ovat aiemmin tunnistaneet ja jolle he antoivat lempinimen ”Godzilla”. Sekä Godzilla että Mothra ovat jättiläisiä hirviöitä, jotka tunnetaan japanilaisessa elokuvassa kaijuna.

Mielenkiintoista on, että Mothra näkyy myös yhdeksän vuotta aiemmin tehdyissä Hubblen havainnoissa. Tämä on epätavallista, koska etualalla olevan galaksijoukon ja taustatähden välinen hyvin tarkka kohdistus tarvitaan tähden suurentamiseksi niin paljon. Tähden ja joukon keskinäisten liikkeiden olisi lopulta pitänyt eliminoida tämä kohdistus.

Todennäköisin selitys on, että etualan klusterin sisällä on ylimääräinen kohde, joka lisää suurennusta. Ryhmä pystyi rajoittamaan massansa olemaan 10 000 – 1 miljoona kertaa Auringon massainen. Tämän "millilinssin" tarkka luonne on kuitenkin edelleen tuntematon. On mahdollista, että kohde on pallomainen tähtijoukko, joka on liian himmeä Webbille suoraan havaittavaksi.

Tässä esitetyt Webb-tiedot saatiin osana PEARLS-ohjelmaa (Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science), GTO-ohjelmaa 1176 .

Webb löysi vettä ja uuden mysteerin harvinaiselta pääasteroidivyöhykkeen komeetalta

NASA/ESA/CSA James Webb -avaruusteleskooppi on mahdollistanut kauan etsityn tieteellisen läpimurron. Webbin NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) -instrumentin avulla tähtitieteilijät ovat löytäneet vesihöyryä komeetan ympärillä pääasteroidivyöhykkeellä. Havainto vahvistaa sen, että vesi alkuperäisestä Aurinkokunnasta voi säilyä jäänä kyseisellä alueella. Veden onnistuneeseen havaitsemiseen liittyy kuitenkin uusi arvoitus: toisin kuin muissa komeetoissa, komeetta 238P/Readissa ei ollut havaittavaa hiilidioksidia.

Tämä kuva komeetta 238P/Readista on otettu NASA/ESA/CSA James Webb -avaruusteleskoopin NIRCam-instrumentilla (Near-Infrared Camera) 8. syyskuuta 2022. Siinä näkyy utuinen halo, jota kutsutaan komaksi, ja pyrstö, jotka ovat tyypillisiä komeetoille, toisin kuin asteroideille. Pölyinen koma ja pyrstö ovat seurausta jään höyrystymisestä, kun Aurinko lämmittää komeettaa. Kuva ESA.

"Kostea maailmamme, joka on täynnä elämää ja joka on, sikäli kuin tiedämme, ainutlaatuinen maailmankaikkeudessa, on mysteeri – emme ole varmoja, miten kaikki tämä vesi joutui tänne", sanoi Stefanie Milam, Webbin planeettojen apulaisprojektitutkija. "Veden jakautumisen historian ymmärtäminen Aurinkokunnassa auttaa meitä ymmärtämään muita planeettajärjestelmiä ja voisivatko ne olla matkalla isännöimään Maan kaltaista planeettaa", hän lisäsi.

Read on pääasteroidivyöhykkeen kohde, jolla on ajoittain koma ja pyrstö kuten komeetoilla. Asteroidivyöhykkeen komeetat itsessään ovat melko uusi luokitus, ja komeetta Read oli yksi kolmesta alkuperäisestä komeetasta, joita käytettiin luokan perustamiseen. Ennen sitä komeettojen uskottiin olevan peräisin Kuiperin vyöhykkeestä ja Oortin pilvestä, Neptunuksen kiertoradan takaa, missä niiden jäät voi säilyä kauempana Auringosta. Jäätynyt materiaali, joka höyrystyy lähestyttäessä Aurinkoa, kehittää komeetoille niiden koman ja pyrstön, mikä erottaa ne asteroideista. Tiedemiehet ovat pitkään spekuloineet, että vesijää voisi säilyä lämpimämmällä asteroidivyöhykkeellä Jupiterin kiertoradan sisällä, mutta lopullista näyttöä oli vaikea saada – Webbiin asti.

"Olemme aiemmin nähneet päävyöhykkeellä kohteita, joilla on kaikki komeettojen ominaisuudet, mutta vain näiden Webbin tarkan spektritietojen perusteella voimme sanoa, että kyllä, vesijää on ehdottomasti se, joka luo tämän vaikutuksen", selitti tähtitieteilijä Michael Kelley. Marylandin yliopistosta, tutkimuksen johtava kirjoittaja.

"Webin Read-havainnoilla voimme nyt osoittaa, että varhaisen Aurinkokunnan vesijää voi säilyä asteroidivyöhykkeellä", Kelley sanoi.

Taiteilijan näkemys komeetta 238P/Readistä.  Pääasteroidivyöhykkeen komeetasta vesijää höyrystyy (sublimoituu), kun se kiertoradallaan lähestyy Aurinkoa. Tämä on merkittävää, sillä sublimaatio erottaa komeetat asteroideista luoden niiden erottuvan pyrstön ja utuisen halon eli koman. NASA/ESA/CSA James Webb -avaruusteleskoopin vesihöyryn havaitseminen Readistä on tärkeä vertailukohta asteroidivyöhykkeen komeettojen tutkimuksessa ja laajemmassa tutkimuksessa maan runsaan veden alkuperästä. Kuva ESA.

Hiilidioksidin puuttuminen oli suurempi yllätys. Tyypillisesti hiilidioksidi muodostaa noin 10 prosenttia komeetan haihtuvasta aineesta, joka voi helposti höyrystyä lämmön vaikutuksesta. Tiederyhmä esittää kaksi mahdollista selitystä hiilidioksidin puutteelle. Yksi mahdollisuus on, että Readissa oli hiilidioksidia muodostuessaan, mutta se on menettänyt sen lämmön vaikutuksesta.

"Pitkäaikainen asteroidivyöhykkeellä oleminen voisi tehdä sen - hiilidioksidi höyrystyy helpommin kuin vesijää ja voi sublimoitua miljardeissa vuosissa", Kelley sanoi. Vaihtoehtoisesti, hän sanoi, Read on saattanut muodostua Aurinkokunnan erityisen lämpimään taskuun, jossa hiilidioksidia ei ollut saatavilla.

Seuraava askel on laajentaa tutkimus muihin kohteisiin, jotta nähtäisiin, miten muut asteroidivyöhykkeen komeetat vertautuvat toisiinsa, sanoo tähtitieteilijä Heidi Hammel Astronomian yliopistojen liitosta (AURA). "Nämä kohteet asteroidivyöhykkeellä ovat pieniä ja himmeitä, ja Webbin avulla voimme vihdoin nähdä, mitä niillä tapahtuu, ja tehdä johtopäätöksiä. Puuttuuko myös muilta asteroidivyöhykkeen komeetoista hiilidioksidia? Joka tapauksessa se on jännittävää saada selville”, Hammel sanoi.

Stefanie Milam kuvittelee mahdollisuuksia tuoda tutkimus vielä lähemmäs kotia. "Nyt kun Webb on vahvistanut, että vettä on säilynyt yhtä lähellä kuin asteroidivyöhyke, olisi mielenkiintoista seurata tätä löytöä näytteenottotehtävällä ja oppia, mitä muuta päävyöhykkeen komeetat voivat kertoa meille."

Tutkimus on julkaistu Nature -lehdessä (maksumuuri).

Uudet ja selkeimmät kuvat Neptunuksen renkaista vuosikymmeniin

 NASA/ESA/CSA James Webb -avaruusteleskooppi on kuvannut Neptunusta ja sen renkaita. Webb ei ole ainoastaan tallentanut selkeimmän kuvan tämän planeetan renkaista yli 30 vuoteen, vaan sen kamerat paljastavat myös jääjättiläisen aivan uudessa valossa.

Near-Infrared Camera (NIRCam) -kuvassa näkyvät Neptunuksen kuut on merkitty. Neptunuksella on 14 tunnettua satelliittia, joista seitsemän näkyy tässä kuvassa.
Triton, kirkas valopiste tämän kuvan vasemmassa yläkulmassa, on kirkkaampi kuin Neptunus, koska metaanin absorptioaallonpituudet pimentävät planeetan ilmakehää. Triton heijastaa keskimäärin 70 prosenttia siihen osuvasta auringonvalosta. Tritonin, joka kiertää Neptunusta taaksepäin suuntautuvalla kiertoradalla, epäillään alun perin olleen Kuiper-vyön objekti, jonka Neptunus on kaapannut. Kuva ESA

Kaikkein silmiinpistävin Webbin uudessa kuvassa on terävä näkymä planeetan dynaamisista renkaista – joista osaa ei ole nähty Voyager 2:n ohilennon jälkeen vuonna 1989. Useiden kirkkaiden kapeiden renkaiden lisäksi Webb-kuvissa näkyy selvästi himmeämpi pölynauha. Webbin äärimmäisen vakaa ja tarkka kuvanlaatu mahdollistaa myös näiden erittäin heikkojen renkaiden havaitsemisen niin lähellä Neptunusta.

Neptunus on kiehtonut ja hämmentänyt tutkijoita sen löytämisestä vuonna 1846. Neptunus sijaitsee 30 kertaa kauempana Auringosta kuin Maa. Tällä äärimmäisellä etäisyydellä Aurinko on niin pieni ja himmeä, että keskipäivä Neptunuksella on samanlainen kuin hämärä maapallolla.

Kaasujättiläisiin, Jupiteriin ja Saturnukseen verrattuna, jääjättiläinen Neptunus sisältää paljon vetyä ja heliumia raskaampia alkuaineita. Tämä näkyy helposti Neptunuksen tunnusomaisessa sinisestä väristä NASA/ESA:n Hubble-avaruusteleskoopin kuvissa näkyvillä aallonpituuksilla. Sininen värisävy aiheutuu kaasumaisesta metaanista planeetan ilmakehässä. Metaani imee itseensä näkyvästä valosta kaikki muut aallonpituudet mutta sinisen se heijastaa pois.

Webbin lähi-infrapunakamera ( NIRCam ) kaappaa kohteet lähi-infrapuna-alueella 0,6 – 5 mikrometriä, joten Neptunus ei näytä siniseltä Webbille. Itse asiassa metaanikaasu imeytyy niin voimakkaasti, että planeetta on melko tumma Webbin käyttämillä aallonpituuksilla paitsi siellä, missä on korkeita pilviä. Tällaiset metaani-jääpilvet näkyvät kirkkaina juovina ja täplinä, jotka heijastavat auringonvaloa ennen kuin metaanikaasu imee sen. Muiden observatorioiden kuvat ovat tallentaneet nämä nopeasti kehittyvät pilviominaisuudet vuosien varrella.

Tässä Webbin Near-Infrared Camera (NIRCam) -kuvassa näkyy Neptunus-järjestelmä yhdessä satojen kooltaan ja muodoltaan vaihtelevien taustagalaksien kanssa. Tämän kuvan vasemmassa alareunassa on hieno spiraaligalaksi. Tutkijat sanovat, että tätä galaksia ei ole aiemmin tutkittu yksityiskohtaisesti. Galaksi on noin 1 200 miljoonan valovuoden etäisyydellä. Tutkijat aikovatkin tehdä lisää havaintoja tästä galaksista samoin kuin Neptunuksestakin. Kuva ESA.

Hienovaraisemmin planeetan päiväntasaajaa kiertävä ohut kirkas viiva voisi olla visuaalinen tunnus globaalista ilmakehän kierrosta, josta Neptunuksen tuulet ja myrskyt saavat voimansa. Ilmakehä laskeutuu ja lämpenee päiväntasaajalla ja siten hehkuu infrapuna-aallonpituuksilla enemmän kuin ympäröivät, viileämmät kaasut.

Neptunuksen 164-vuotinen kiertorata tarkoittaa, että sen kuvan yläosassa oleva pohjoisnapa ei näy kuvissa, mutta Webb-kuvat viittaavat erityiseen kirkkauteen tällä alueella. Webbin näkemyksen mukaan aiemmin tunnettu pyörre etelänavalla on ilmeinen, mutta Webb on ensimmäistä kertaa kuvannut sitä ympäröivän jatkuvan pilvinauhan.

Webb tallensi myös seitsemän Neptunuksen 14 tunnetusta kuusta. Tätä kuvaa Neptunuksesta hallitsee erittäin kirkas valopiste, jossa on tunnusomaiset diffraktiopiikkit, jotka näkyvät monissa Webbin kuvissa; se ei ole tähti, vaan Neptunuksen suurin kuu, Triton.

Tritonin pinnan peittää jäätynyt typpi, jonka vaikutuksesta kuu heijastaa keskimäärin 70 prosenttia siihen osuvasta auringonvalosta. Se ylittää Neptunuksen kirkkauden, koska planeetan ilmakehä on pimentynyt Webbin aallonpituuksilla tapahtuvan metaanin absorption vuoksi. Triton kiertää Neptunusta yleistä kiertosuuntaa päinvastaisesti, mikä saa tähtitieteilijät spekuloimaan, että tämä kuu oli itse asiassa Kuiperin vyöhykkeen objekti, jonka Neptunus on kaapannut. Lisää Webb-tutkimuksia sekä Tritonista että Neptunuksesta suunnitellaan ensi vuonna.

Webbin kuvat: Etäisin ja samalla varhaisin galaksi

James Webb avaruusteleskoopilla on onnistuttu havaitsemaan toistaiseksi etäisin ja samalla varhaisin galaksi. Galaksi tunnetaan nyt luettelotunnuksella GLASS-z13 ja nyt havaittu valo on lähtenyt noin 13,5 miljardia vuotta sitten, vain noin 300 miljoonan vuoden ikäisestä maailmankaikkeudesta. Tämä on noin 100 miljoonaa vuotta aikaisempi kuin mitä tähän asti etäisin kohde (galaksi HD1) on ollut. Nykyisessä maailmankaikkeudessa galaksi GLASS-z13 sijaitsee noin 33 miljardin valovuoden etäisyydellä, sillä sen jälkeen, kun nykyisin havaittu valo on lähtenyt liikkeelle, maailmankaikkeus on laajentunut hyvin paljon.

Ensimmäinen Webbin kuvista, joka tehtiin värikuvaksi jo ennen heinäkuun 12. päivänä julkaistua viittä kuvaa. Tätä kuvaa ei sarjassa kuitenkaan julkaistu, sillä siitä löytyi mielenkiintoinen kohde, joka osoittautui kaukaisimmaksi galaksiksi mitä tähän asti on havaittu. Kuva NASA.

 Kuva NASA, ESA, CSA, and STScI/AFP.

Galaksin punasiirtymä on z > 11, toisin sanoen aallonpituus on kasvanut yksitoistakertaiseksi. Infrapunaisena näkyvä valo on lähtenyt liikkeelle hyvin lyhytaaltoisena uv-säteilynä. Galaksin halkaisijaksi tutkijat laskevat vain 1 600 valovuotta, siis hyvin paljon pienempi kuin esimerkiksi Linnunrata (Ø ~ 150 000 valovuotta). Pienestä koosta huolimatta tutkijat arvioivat galaksin massaksi noin miljardi auringonmassaa.

Tutkimusta ei vielä ole vertaisarvioitu mutta tutkimusryhmän vetäjä Rohan Naidu (Harvardin yliopisto) on hyvin toiveikas tutkimuksen tuloksen todenperäisyydestä, sillä myös toinen tutkimusryhmä (johtajanaan Marco Castellano, National Institute of Astrophysics | INAF · Astronomical Observatory of Rome) on päätynyt samoihin päätelmiin.

Toistaiseksi galaksin GLASS-z13 tarkka etäisyysmääritys on tehty epäsuorasti käyttäen hyväksi avaruudessa olevan neutraalin vedyn ominaisuutta absorboida tiettyjä ir-aallonpituuksia. Tarkka etäisyys täytyy kuitenkin määrittää spektrimittauksissa kerätystä datasta ja tutkijat ovat pyytäneet Webbistä havaintoaikaa tällaisten havaintojen tekemiseksi.

Webb sai pienen osuman

NASA kertoi James Webb teleskoopin saaneen pienen osuman (23. – 25.5.) pääpeilin segmenttiin C3. Osuma oli ennakoitu ja tämän lisäksi neljä muuta osumaa on tähän mennessä havaittu. Tällä kertaa törmänneen kiven energia oli kuitenkin jonkin verran suurempi kuin ennakolta laskettiin.

Webb samoin kuin kaikki muutkin avaruuteen sijoitetut laitteet ottavat osumia mikrometeoroideista. Erityisesti Maan kiertoradalla olevat satelliitit, muiden muassa Hubble avaruusteleskooppi, saavat osumia hyvinkin runsaasti avaruusromun paljon suuremmista kappaleista. Näiden vaikutus laitteistojen toimintoihin täytyy ottaa huomioon laitteita suunniteltaessa ja näin myös on tehty Webbin kohdalla.

Webbiin on rakennettu riittävää sietokykyä kaikenlaisiin tilanteisiin. Esimerkiksi pääpeilin osalta sen säätölaitteet pystyvät korjaamaan osumien aiheuttamia vääriä peilisegmenttien asentoja. Mikrometeorit eivät ole ainoita avaruuslaitteiden kuntoa huonontavia tekijöitä. Muita ovat Auringon uv-säteily, lämpösäteily ja lämpölaajenemisen aiheuttama mekaaninen muodonmuutos ja -väsyminen. 

Kosminen hiukkassäteily (josta osa tulee myös Auringosta) on myös rakenteita haurastuttava tekijä. Kaikki tämä vaikuttaa siihen, että avaruuslaitteiden toiminta-aika on käytännössä rajautunut enimmillään pariin vuosikymmeneen. Hubble on jossain määrin poikkeus, koska se on kiertänyt maapallo matalalla kiertoradalla (450 – 600 km) korkeudella ja sitä on huollettu. Viimeisin ja viimeiseksi jäänyt huoltolento tehtiin vuonna 2009. Näillä toimenpiteillä Hubblen kolme vuosikymmentä jatkunut toimintakausi on ennätyksellisen pitkä muutamaa Voyager 1 ja 2 (laukaisut 1977) ja Pioneer 10 ja 11 (1972— /1973–1995) -luotaimia lukuun ottamatta.

Lagrangen pisteet, joita kaikkiaan on viisi, muodostuvat Auringon ja Maan gravitaation ja keskipakovoiman vaikutuksesta. Vastaavia pisteitä on kaikkien planeettojen ja jopa niiden kuiden kiertoradoilla. Yhteistä niille kaikille on se, että näihin pisteisiin on kertynyt Aurinkokunnan pienkappaleiden lisäksi mikrometeoroideja. Kuinka paljon niitä on, on toistaiseksi vain arvailujen varassa. Niiden kokonaismassa on hyvin pieni, mutta ne voivat muodostaa paikallisen ongelman juuri luotaimille, joita näihin pisteisiin voidaan sijoittaa. Nämä paikata ovat edullisia sen vuoksi, että niin luonnolliset kappaleet kuin tutkimuslaitteistot pysyttelevät niissä ilman ohjausta tai nopeuden säätöä. Webbin rataa joudutaan hieman tarkentamaan muutaman kuukauden välein mutta tehtävät ratamuutokset ovat hyvin pieniä.

NASA on ilmoittanut ensimmäisen täysvärisen spektroskooppisten kuvien vastaanottamisesta 12.7.2022. Luultavasti kuvat julkaistaan heti niiden vastaanoton jälkeen.

Webb on nyt täysin fokusoitu

NASAn James Webb -avaruusteleskoopin kohdistus on nyt valmis. Täydellisen tarkastelun jälkeen observatorion on vahvistettu pystyvän kaappaamaan teräviä, hyvin tarkennettuja kuvia kaikilla neljällä tutkimusinstrumentillaan. Teleskoopin kohdistamisen seitsemännen ja viimeisen vaiheen päätyttyä ryhmä piti joukon tärkeitä päätöskokouksia ja yksimielisesti päätti, että Webb on valmis siirtymään eteenpäin seuraavaan ja viimeiseen valmisteluvaiheeseen, joka on tutkimusinstrumenttien käyttöönotto. Tämä prosessi kestää noin kaksi kuukautta ennen kuin varsinainen havaintotoiminta alkaa kesällä.

Tekniset kuvat terävästi fokusoituneista tähdistä kunkin instrumentin näkökentässä osoittavat, että teleskooppi on täysin kohdistettu ja tarkennettu. Tässä testissä Webb suunnattiin osaan Suuresta Magellanin pilvestä, Linnunradan pienestä satelliittigalaksista, joka tarjoaa satojen tuhansien tähtien tiheän kentän observatorion kaikkien antureiden alueella. Tässä esitettyjen kuvien koot ja sijainnit kuvaavat kunkin Webbin instrumentin suhteellista sijoittelua kaukoputken polttotasossa, ja kukin osoittaa hieman eri taivaan osaan suhteessa toisiinsa.

Webbin kolme kuvantamislaitetta ovat NIRCam (kuvat näkyvät tässä 2 mikronin aallonpituudella), NIRISS (kuva tässä 1,5 mikronia) ja MIRI (7,7 mikronia, pidempi aallonpituus paljastaa säteilyn tähtienvälisistä pilvistä sekä tähtien valosta). 

NIRSpec on pikemminkin spektrografi kuin kuvantamislaite, mutta se voi ottaa kuvia, kuten tässä näkyvän 1,1 mikronin aallonpituudella, kalibrointia ja kohteen etsimistä varten. NIRSpec-tiedon osissa näkyvät tummat alueet johtuvat sen mikrosuljinryhmän rakenteista, joissa on useita satojatuhansia ohjattavia sulkimia, joita voidaan avata tai sulkea sen mukaan, ja näin valita se minkä kohteen valo ohjataan spektrografiin. 

Lopuksi Webbin Fine Guidance Sensor jäljittää opastähtiä osoittaakseen observatorion suunnan tarkasti. Laitteiston kahta anturia ei yleensä käytetä tieteelliseen kuvantamiseen, mutta ne voivat ottaa kalibrointikuvia, kuten tässä näkyvät. Näitä kuvatietoja ei käytetä vain kuvan terävyyden arvioimiseen, vaan myös hienovaraisten kuvan vääristymien ja antureiden välisten kohdistusten tarkkaan mittaamiseen ja kalibrointiin osana Webbin yleistä instrumenttikalibrointiprosessia. Kuva NASA.

___

"Nämä merkittävät testikuvat onnistuneesti kohdistetusta kaukoputkesta osoittavat, mitä ihmiset eri maissa ja mantereilla voivat saavuttaa, kun on olemassa rohkea tieteellinen näkemys maailmankaikkeuden tutkimisesta", sanoi Lee Feinberg, Webbin optisten teleskooppielementtien johtaja NASAn Goddard Space Flight Centeristä.

Teleskoopin optinen suorituskyky on edelleen parempi kuin insinööriryhmän optimistisimmat ennusteet. Webbin peilit keräävät nyt avaruudesta täysin fokusoitua valoa jokaiseen instrumentin käyttöön. Kaikkiin laitteiden kuvanlaatu on "diffraktiorajoitettu", mikä tarkoittaa, että nähtävissä olevien yksityiskohtien tarkkuus on niin hyvä kuin fyysisesti kaukoputken kokoon ja käytettyyn aallonpituuteen nähden on mahdollista. Tästä eteenpäin tehtävät muutokset peilien asentoihin ovat hyvin pieniä, lähinnä säännöllisesti tehtäviä säätöjä ensisijaisiin peilisegmentteihin.

"Kaukoputken suuntauksen valmistuttua ja puolen eliniän ponnistelun myötä roolini James Webb -avaruusteleskooppitehtävässä on päättynyt", sanoi Scott Acton, Webbin aaltorintaman tunnistus- ja ohjaustutkija, Ball Aerospace. "Nämä kuvat ovat muuttaneet perusteellisesti tapaani nähdä maailmankaikkeuden. Meitä ympäröi luomisen sinfonia; galakseja on kaikkialla! Toivon, että jokainen maailmassa voisi nähdä ne."

Nyt Webb-tiimi kiinnittää huomionsa tieteellisten instrumenttien käyttöönottoon. Jokainen instrumentti on erittäin hienostunut sarja ilmaisimia, jotka on varustettu ainutlaatuisilla linsseillä, maskeilla, suodattimilla ja mukautetuilla laitteilla, jotka auttavat niitä tekemään suunniteltuja tieteellisiä havaintoja. Näiden instrumenttien erikoisominaisuudet konfiguroidaan ja niitä käytetään eri yhdistelminä instrumenttien käyttöönottovaiheen aikana, jotta voidaan täysin varmistaa niiden valmius havaintoihin.

Vaikka teleskoopin optisten elementtien kohdistus on valmis, joitain kaukoputken kalibrointitoimia on jäljellä: osana tieteellisten instrumenttien käyttöönottoa kaukoputki suunnataan taivaan eri alueille, jolloin observatorioon osuvan auringonsäteilyn kokonaismäärä vaihtelun myötä laitteiden lämpöstabiilisuus voidaan varmistaa. Webbin tutkimuskäytön aloituksen jälkeenkin huoltohavainnoilla kahden vuorokauden välein tarkistetaan peilien suuntaus ja tarvittaessa tehdään korjauksia.

Hubble havaitsi kaukaisimman tunnetun tähden

ESO Tiedejulkaisu 30. maaliskuuta 2022

NASA/ESA:n Hubble-avaruusteleskooppi on luonut poikkeuksellisen uuden vertailukohdan: se on havainnut ensimmäisen miljardin vuoden aikana maailmankaikkeuden syntymän jälkeen universumin alkuräjähdyksessä olemassa olleen tähden valoa – kaukaisimman koskaan nähdyn yksittäisen tähden valoa.

Havainto on valtava harppaus ajassa taaksepäin verrattuna edelliseen yhden tähden ennätykseen, jonka Hubble havaitsi vuonna 2018. Tuo tähti oli olemassa, kun maailmankaikkeus oli noin 4 miljardia vuotta vanha, eli 30 prosenttia nykyisestä iästä. Tähden punasiirtymä on 1,5.

Toistaiseksi kaukaisin havaittu tähti on merkitty kuvaan nuolella. Sen kuva on vahvistunut ja suurentunut gravitaatiolinssin vaikutuksesta siten, että se on tullut Hubblella havaittavaksi. Ilman gravitaatiolinssiä emme näkisi hyvin varhaisesta maailmankaikkeudesta mitään. Hubble ei pysty havaitsemaan hyvin voimakkaasti punasiirtynyttä tähden valoa kovinkaan tehokkaasti. Sen sijaan kesällä toimintansa aloittava James Webb avaruusteleskooppi pystyy tekemään tästäkin kohteesta hyvin monipuolisia havaintoa. Kuva NASA, ESA, B. Welch (JHU), D. Coe (STScI), A. Pagan (STScI).  

 
Äskettäin havaittu tähti on niin kaukana, että sen valon saapuminen Maahan on kestänyt 12,9 miljardia vuotta. Valo lähti matkaan, kun maailmankaikkeus oli vain 7 prosenttia nykyisestä iästään ja tähden punasiirtymä on 6,2. Pienimmät ja himmeimmät kohteet, jotka aiemmin nähtiin näin suurelta etäisyydeltä, ovat olleet tähtijoukkoja varhaisissa galakseissa.

"Emme uskoneet sitä aluksi, se oli niin paljon kauempana kuin edellinen kaukaisin, suurimman punasiirtymän tähti ", sanoi tähtitieteilijä Brian Welch Johns Hopkins -yliopistosta Baltimoresta. Hän on löytöä kuvaavan Nature-tiedejulkaisussa julkaisun pääkirjoittaja. Löytö tehtiin tiedoista, jotka kerättiin Hubblen RELICS-ohjelman (Reionization Lensing Cluster Survey) aikana, jota johti toinen kirjoittaja Dan Coe Space Telescope Science Institutesta (STScI).

"Normaalisti näillä etäisyyksillä kokonaiset galaksit näyttävät pieniltä tahroilta, miljoonien tähtien valo sekoittuu yhteen", Welch sanoi. "Tätä tähteä isännöivä galaksin kuva on suurennettu ja vääristynyt gravitaatiolinssien avulla pitkäksi puolikuuksi, jolle annoimme nimen Auringonnousukaari.” Tutkittuaan galaksia yksityiskohtaisesti Welch päätteli, että sen yksi piirre on erittäin suurentunut tähti, jota hän kutsui Earendeliksi, mikä tarkoittaa "aamutähteä" vanhalla englannin kielellä. Löytö on lupaus tuntemattoman, hyvin varhaisten tähtien muodostumisen aikakauden avauksesta.

"Earendel oli olemassa niin kauan sitten, että siinä ei ehkä ollut kaikkia samoja alkuaineita kuin ympärillämme olevilla tähdillä nykyään", Welch selitti. "Earendelin tutkiminen on ikkuna universumin aikakauteen, jota emme tunne, mutta joka johti kaikkeen siihen mitä nykyisin tiedämme. Tuntuu kuin olisimme lukeneet todella mielenkiintoista kirjaa, mutta aloittaneet toisesta luvusta, ja nyt meillä on mahdollisuus nähdä, miten kaikki sai alkunsa”, Welch sanoi.

"On olemassa pitkäaikainen teoreettinen ennuste, että tähtien, jotka muodostuvat yksinomaan alkuräjähdyksen jälkeen syntyneistä alkuaineista – vedystä, heliumista ja vähäisistä määristä litiumia – pitäisi olla massiivisempia kuin nykyään muodostuvat tähdet", lisäsi ryhmän jäsen Erik Zackrisson, Uppsalan yliopiston fysiikan ja tähtitieteen laitokselta. "Nämä ikiaikaiset tähdet, jotka tunnetaan populaatio III -tähtinä, ovat toistaiseksi jääneet havainnoijien ulkopuolelle, mutta ne voivat tulla havaittaviksi, jos niiden kuvat suurentuvat gravitaatiolinssin vaikutuksesta, kuten Earendel tapauksessa.”

Tutkimusryhmä arvioi, että Earendel on vähintään 50 auringonmassainen ja miljoonia kertoja kirkkaampi, mikä kilpailee massiivisimpien tunnettujen tähtien kanssa. Mutta edes tällaista loistavaa, erittäin suurimassaista tähteä olisi mahdoton nähdä niin suurelta etäisyydeltä ilman valtavan galaksijoukon, tässä tapauksessa WHL0137-08, joka sijaitsee meidän ja Earendelin välissä, tuottaman luonnollisen suurennuksen avulla. Galaksijoukon massa vääntää avaruuden kudosta luoden voimakkaan suurennuslasin, joka vääristää ja vahvistaa suuresti takanaan olevien kaukaisten kohteiden valoa.

Tämä ilmiö saa Earendel-tähden ponnahtamaan ulos kotigalaksinsa yleisestä hehkusta. Sen kirkkaus suurentuu tuhatkertaisesti tai enemmän. Tässä vaiheessa tähtitieteilijät eivät pysty määrittämään, onko Earendel kaksoistähti, mutta useimmissa massiivisissa tähdissä on ainakin yksi pienempi tähtikumppani.

Tähtitieteilijät odottavat, että Earendel pysyy erittäin suurena tulevina vuosina. NASA/ESA/CSA James Webb Space Telescope [1] havaitsee sitä myöhemmin vuonna 2022 [2]. Webbin suurta herkkyyttä infrapunavalolle tarvitaan saadaksemme lisätietoja Earendelistä, koska sen valo venyy (punasiirtymä) pitemmille infrapuna-aallonpituuksille universumin laajenemisen seurauksena.

"Webin kuvien ja spektrien avulla voimme vahvistaa, että Earendel on todella tähti, ja määrittää sen ikä, lämpötila, massa ja säde", selitti tiimin jäsen Jose Maria Diego Espanjan Instituto de Física de Cantabriasta. "Hubblen ja Webbin havaintojen yhdistäminen antaa meille mahdollisuuden tutkia myös galaksijoukon mikrolinssejä, jotka voivat sisältää eksoottisia kohteita, kuten muinaisia mustia aukkoja. ”

Earendelin koostumus kiinnostaa suuresti tähtitieteilijöitä, koska se muodostui ennen kuin maailmankaikkeus täyttyi peräkkäisten massiivisten tähtien sukupolvien tuottamilla raskailla alkuaineilla. Jos seurantatutkimukset osoittavat, että Earendel koostuu vain alkuperäisestä vedystä ja heliumista, se olisi ensimmäinen todiste legendaarisista populaatio III -tähdistä, joiden oletetaan olevan ensimmäisiä alkuräjähdyksen jälkeen muodostuneita tähtiä. Vaikka todennäköisyys on pieni, Welch myöntää, että se on silti houkutteleva.

"Webillä saatamme nähdä tähdet jopa kauempana kuin Earendel, mikä olisi uskomattoman jännittävää", Welch sanoi. "Palaamme ajassa niin pitkälle taaksepäin kuin voimme. Haluaisin nähdä Webbin rikkovan Earendelin etäisyysennätyksen.”

 

Huomautuksia

[1] James Webb avaruusteleskooppi laukaistiin avaruuteen joulukuussa 2021 Ariane 5 -raketilla Euroopan avaruuskeskuksesta Ranskan Guayanasta. James Webb Space Telescope on kansainvälinen projekti, jota NASA johtaa yhteistyössä ESAn ja Kanadan avaruusjärjestön kanssa.

[2] Earendeliä tullaan havaitsemaan James Webb -avaruusteleskoopilla osana sen havainnointiohjelmaa.

JWST:n peilien suuntaus aloitettu

James Webb avaruusteleskoopin yksittäisten peilielementtien suuntaus on aloitettu helmikuun 2 päivänä. Suuntaus tehdään siten, että teleskooppi on suunnattu kohti kirkasta HD 84406 -tähteä, jolloin jokainen peilielementti tuottaa siitä oman kuvan. Apupeilin avulla kuvat ohjataan Near Infrared Camera (NIRCam) -instrumenttiin, joka on JWST:n pääkamera. Kamerassa yksittäisten peilielementtien tuottamat kuvat ovat eri kohdissa (koska peilielementtien suuntaukset poikkeavat toisistaan) ja kuvakentässä näkyy 18 tähden kuvaa.

Tähden HD 84406 kahdeksantoista kuvaa. Kuvaan on merkitty peilien tunnukset ja myöskin kuvat, jotka ovat tuleet sivusiivissä olevista peilielementeistä. Kuva NASA.

 
Jotta tutkijat voisivat varmistua, että JWST:n suuntaus olisi kohdallaan, NIRCam varustettiin erityisellä linssillä, joka tuotti kuvan kaikista peilielementeistä. Suuntaus osoittautui kuitenkin hyvin tarkaksi, sillä yksi peilielementeistä on kirkkaampi kuin muut. Se tarkoittaa sitä, että se peilielementti on oikeassa suunnassa kohti tähteä. Ja koska tämä peilielementti sijaitsee peilikentän sisimmällä kehällä, se osoittaa JWST suuntauksen olevan oikea. Suunniteltu suuntauksen etsintä alue oli suunnilleen täysikuun kokoinen (Ø 0,5°), mutta kohde tähti löytyi lähes välittömästi.

Peilielementtien suuntaus tehdään tähtikuvakentän perusteella. Peilielementtien takana on sähkömoottorit, jotka liikuttelevat peilit oikeaan suuntaansa ja tarvittaessa voivat myös muuttaa elementtien kaarevuutta (tarkennusta). Kaikkien peilielementtien suuntaamiseen on varattu aikaa parisen kuukautta. Säätämisen jälkeen lopputuloksessa kaikkien peilielementtien tuottamat kuvat ovat päällekkäin ja kuvakentässä näkyy vain yksi kirkas tähden kuva.

Pääpeilin lisäksi JWST:n kolme muuta havaintoinstrumenttia ei vielä ole saavuttaneet toimintalämpötilaansa. Ne jäähtyvät hiljalleen ja ensimmäisten tieteelliset havainnot näillä laitteilla tehtäneen kesäkuussa.

Kirkas peilielementti osoittaa suoraan suuntaustähteen. Kuva NASA.

JWST pääpeilin avaaminen onnistui

NASA:n [1] James Webb -avaruusteleskooppitiimi avasi 6,4 metrin kullalla päällystetyn pääpeilin onnistuneesti. Ryhmä julisti pääpein avautuneeksi eilen illalla kello 20.17 Suomen aikaa, kolmisen tuntia sen jälkeen, kun peilin vasemman lohkon kääntäminen suoritettiin. Oikea lohko käännettiin edellisenä päivänä. Peililohkojen kääntäminen oli koko suunnitelman kriittisin vaihe, sillä epäonnistuessaan se olisi voinut tuhota koko noin 10 miljardia dollaria kustantaneen ja yli kaksikymmentä vuotta kestäneen hankkeen.

Aurinkosuojan ja pääpeilin avauskaavio. Kuva ESA.

Luonnollisesti peililohkojen onnistunut kääntäminen herätti suurta tyytyväisyyttä pitkään ja huolellisesti tehdyn valmistautumisen jälkeen. Tämä tyytyväisyys näkyi annetuissa lausunnoissa.

"NASA saavutti tänään uuden tekniikan virstanpylvään vuosikymmeniä valmistelun jälkeen. Vaikka tämä matka ei vielä ole päättynyt, Webb-tiimi hengittää jo hieman vapautuneemmin ja odottaa tulevia läpimurtoja, jotka varmasti inspiroivat maailmaa", sanoi NASAn johtaja Bill Nelson. "James Webb -avaruusteleskooppi on ennennäkemätön tehtävä, joka mahdollistaa ensimmäisten galaksien havaitsemisen ja löytää universumimme mysteerit. Jokainen jo saavutettu vaihe ja tulevat saavutukset on osoitus tuhansista innovaattoreista, jotka omistautuivat intohimonsa tähän tehtävään."

"Olen niin ylpeä tiimistä — joka kattaa maanosia ja vuosikymmeniä — ja joka saavutti tämän lajissaan ensimmäisen saavutuksen", sanoi Thomas Zurbuchen, NASAn Washingtonin päämajan Science Mission Directorat -yksikön apulaisvastaava. "Webin onnistunut käyttöönotto on esimerkki NASAn parhaista ominaisuuksista: halukkuus yrittää rohkeita ja haastavia asioita vielä tuntemattomien löytöjen nimissä."

"Kaikkien Webb-avaruusteleskoopin käyttöönottojen onnistunut loppuun saattaminen on historiallista", sanoi Gregory L. Robinson, NASAn päämajan Webb-ohjelman johtaja. "Tämä on ensimmäinen kerta, kun NASAn johtama operaatio on koskaan yrittänyt saattaa päätökseen monimutkaisen sekvenssin avatakseen observatorion avaruudessa - tämä on merkittävä saavutus tiimillemme, NASAlle ja maailmalle."

Seuraavaksi lähitulevaisuudessa JWST tekee kolmannen radankorjauksen, jonka jälkeen avaruusteleskoopin pitäisi asettua Lagrangen L2-pisteen haloradalle 1,5 miljoonan kilometrin etäisyyteen maapallosta.

Tulevien kuukausien aikana pääpeilin 18 kuusikulmaista segmenttiä kohdistetaan oikeisiin asemiin, jotta segmentit muodostaisivat yhtenäisen pääpeilin. Kohdistamista varten jokaisen segmentin takana on seitsemän toimilaitetta, jotka säätävät segmenttien asennon oikeaksi.

Pääpeilin saatua oikean muotonsa tehdään havaintoinstrumenttien kalibroiminen. Kun se tulee tehdyksi, uusi avaruusteleskooppi on valmis tehtäväänsä joskus ensi kesänä. Tätä ennen luultavasti NASA ja ESA julkaisevat joitakin kuvia, varsinkin kalibrointivaiheen loppupuolella.

Katso animoitu video JWSTn laukaisusta ja aurinkosuojan ja pääpeilin avaamisesta.

Huomautukset

[1] James Webb avaruusteleskooppi on NASAn, Euroopan avaruusjärjestön (ESA) ja Kanadan avaruusjärjestön (CSA) yhteishanke joskin NASAn eri osastot ja tutkimuslaitokset ovat olleet päävastuussa tehtävän suunnittelusta, rahoituksesta ja toteuttamisesta.

JWST aurinkosuojat avattiin onnistuneesti

James Webb avaruusteleskoopin aurinkosuojat avattiin eilen tiistaina (4.1.2022) onnistuneesti luotaimen ollessa noin puolivälissä matkallaan kohti Lagrangen L2 pistettä. Aurinkosuoja koostuu viidestä Kapton-kalvosta valmistetusta kerroksesta, joista jokainen avattiin ja kiristettiin erikseen. Kerrosten välissä on rako ja aurinkosuojan mitat ovat 21,2 × 14,2 m.

Avaruusteleskooppi toimintavalmiina taiteilijan näkemyksen mukaan. Kuva NASA.

 

Aurinkosuojan kerroksellinen rakenne varmistaa sen, että itse teleskooppi ja havaintolaitteet pysyvät hyvin matalassa lämpötilassa. Ilman suojaa Auringon säteily kohottaisi laitteiston korkeaan lämpötilaan [1], jolloin se olisi täysin toimintakyvytön. Avauksen sujuminen ilman ongelmia olikin kriittinen vaihe teleskoopin käyttöönotossa.

Seuraavaksi avataan avaruusobservatorion teleskooppi, joka myös on hyvin monimutkainen ja kriittinen tapahtuma. Ensimmäisessä vaiheessa teleskoopin apupeili sijoitetaan kolmen tukivarren avulla oikealla paikalleen. Apupeilin heijastaa teleskoopin pääpeilin keräämän ir-valon havaintolaitteisiin, jotka ovat pääpeilin takana.

Kun apupeili on oikealla paikallaan, seuraa pääpeilin sivulohkojen avaaminen ja lukitseminen paikoilleen. Tämäkin on operaatio, jollaista ei aikaisemmin ole avaruudessa tehty. Tällä kertaa se on välttämätöntä, sillä pääpeilin halkaisija on noin 6,5 metriä ja Ariane 5 kantoraketin lastiruuman halkaisija oli vain noin 4,5 metriä. Jotta teleskooppi mahtuisi siihen, peili oli rakennettava taittuvaksi.

Molemmat peilit on valmistettu berylliumista ja päällystetty kultapinnoitteella. Beryllium on kevyt ja sitkeä metalli, joka mahdollisti pääpeilin massaksi vain 705 kg. Kultapinnoite peileissä mahdollistaa infrapunaisen aallonpituuksien käyttämisen, kullan heijastusominaisuudet ovat suurimmillaan infrapunaisen valon aallonpituuksilla ja paljon parempi kuin muiden pinnoitteiden (alumiini tai hopea).

JWST:n erotuskyvyksi on suunniteltu 0,1 kaarisekuntia. Erotuskyky saattaa tuntua alhaiselta esimerkiksi Hubblen erotuskykyyn (0,05 kaarisekuntia) verrattuna. Kaukoputken erotuskyky määräytyy kuitenkin pääpeilin halkaisijan ja käytetyn aallonpituuden perusteella. Vaikka JWST on paljon suurempi kuin Hubble (n. 2,5 m) niin käytetty aallonpituus infrapunaisilla aallonpituuksilla on myös paljon suurempi, joten aivan Hubblen tarkkuuteen ei päästä. Tarkkuus on kuitenkin suurempi kuin milloinkaan aikaisemmin paljon pienemmillä ir-avaruusobservatorioilla.

Teleskoopin laukaisu joulukuun 25. päivänä 2021 onnistui suunnitelmia paremmin. Ensimmäiseen ratakorjaukseen muutama vuorokausi laukaisun jälkeen kulutti vain noin 1/3 siihen varatusta polttoaineesta, joten säästynyt osa on myöhemmin käytettävissä teleskoopin ohjaamiseen. Tästä syystä suunniteltu toiminta aika (5,5 vuotta) on nyt arviolta noin 10 vuotta, jos mitään yllättävää ei tapahdu ja laitteisto muutoin pysyy toimintakuntoisena.


Huomautukset

[1] Auringonpuoleisen ensimmäisen kerroksen lämpötilaksi on laskettu 383 K eli noin 110 °C. Viidennen kerroksen lämpötila on arviolta 221 — 36 K. Havaintolaitteiden tavoitelämpötila on alle 50 K.

James Webb -teleskooppi on valmis lähtöön

Useita vuosia myöhässä^[1] oleva James Webb -teleskooppi on viimein valmistunut ja lähdössä avaruuteen lokakuun 31. kello 16 UTC, jolloin laukaisu ikkuna avautuu.  Lähtö tapahtuu Ranskan Guayanassa olevasta avaruuskeskuksesta Ariane 5 ECA kantoraketilla. Jamess Webb -teleskooppi on kansainvälinen yhteistyöprojekti, jossa Nasan lisäksi on ESA, Kanadan avaruusjärjestö ja tutkimuslaitoksia, instituutteja ja henkilöstöä 14 maasta. Teleskoopin on valmistanut Northrop Grumman.

 

James Webb avaruustelskooppia suojaa laaja aurinkosuoja, joka estää laitteistoa lämpenemästä. Kuva Northrop Grumman julkaisemasta videosta.

Noin 26 minuuttia kestävä laukaisun jälkeen avaruusteleskoopilta kuluu noin kuukausi saavuttaakseen asemapaikkansa Lagrangen pisteen 2 (L2), joka sijaitsee noin 1,5 miljoonan km etäisyydellä avaruudessa maapallon yö puolella ^[2].

Teleskoopin toiminta-ajaksi on suunniteltu vähintään 5 vuotta mutta todennäköisesti laitteistot pysyvät toimintakuntoisina jopa 10 vuotta. Sijoituspaikan etäisyys ei mahdollista huoltolentoja kuten Hubblelle^[3] on tehty viisi kertaa sen kolme vuosikymmentä kestäneen toimintakauden aikana. James Webb -teleskoopin järjestelmät on suunniteltu hyvin pitkään toiminta-aikaan avaruudessa ja sen tietokoneen ohjelmisto voidaan uudistaa säännöllisesti tai tarvittaessa.

Webbin pääpeili muodostuu kaikkiaan 18 segmentistä, jotka käännetään toimintavalmiiksi vasta avaruudessa. Tämä on välttämätöntä, sillä vaikka Ariane 5 kantoraketin lastiruuma onkin hyvin laaja, peili ei sinne olisi mahtunut valmiiksi koottuna. Pääpeilin pinta-ala on 25,4 m² ja se on valmistettu berylliumista, joka on päällystetty kullalla. Kullan heijastusominaisuudet ovat ylivoimaiset teleskoopin toimiessa infrapunaisilla aallonpituuksilla. Pääpeilin massa on 705 kg ja yhden segmentin massa on 20,1 kg.

JWST:n peili muodostuu useammasta pienemmä peilistä. Kuva Nasa.

 

Pääpeilin segmentit ovat säädettäviä. Laitteistoa ohjaa aaltorintaman tunnistava laitteisto ja mikromoottorit siirtävät segmentit oikeille kohdilleen. Käytön aikana segmenttien asemointeja saatetaan joutua säätämään mutta ei kovin useasti.

Pääpeilin lisäksi teleskoopissa on apupeili. Sekin on berylliumia ja tietysti päällystetty kullalla. Kaiken kaikkiaan kultaa on käytetty peilien pinnoitteisiin 48,25 g ja sen keskimääräinen paksuus on 0,1 mikrometriä.

Peilit yhdessä muodostava teleskoopin polttovälin, joka on peräti 131,4 metriä. Teleskoopin erotustarkkuus on 0,1 kaarisekuntia 0,6 – 28,5 mikrometrin aallonpituudella. Erotuskyky on hyvä ja samaa luokkaa kuin Hubblella, tosin Hubble toimii uv:n, näkyvän valon ja lähi-infran aallonpituuksilla, jolloin erotuskyky on helpommin saavutettavissa. Mitä pidempää aallonpituutta havainnoissa käytetään, sitä isompi peili tarvitaan tietyn erotuskyvyn saavuttamiseksi. Hubblen pääpeilin halkaisija on 2,4 metriä.

Jotta Webb voisi toimia infrapunaisella aallonpituudella, peilien ja kaikkien muiden laitteiden pitää olla mahdollisimman kylmiä. Suunniteltu pitkä toiminta-aika ei kuitenkaan mahdollista aktiivista jäähdytystä esimerkiksi nestemäisellä heliumilla, sillä tarvittava heliumin määrä olisi niin valtava, että muuta ei sitten kantoraketin nostokyvyn rajoissa avaruuteen ei voitaisi lähettää.

Jotta laitteistot pysyisivät kylminä ne, täytyy suojata auringonsäteilyltä. Avaruusteleskooppi onkin varustettu monikerroksisella aurinkosuojalla. Kerroksia on kaikkiaan viisi, joista uloin joutuu kestämään 383 K (noin 100 °C) lämpötilan. Sisin kerros on puolestaan maksimissa 221 K lämpötilassa ja minimilämpötila on 36 K. Instrumentit toimiva alle 50 K lämpötilassa. Aurinkosuojan valmistusmateriaali on kaptonia (Kapton E), joka on synteettinen polymeeri (4,4'-oksidifenyleenipyromellitimidi) ja se on päällystetty piillä ja alumiinilla.

 

Tieteelliset tavoitteet

JWST:n havainnot kattavat koko maailmankaikkeuden.

Avaruusteleskoopin suunnittelun lähtökohtana ovat olleet tieteellisten tutkimusten asettamat vaatimukset niin laitteistolle kuin ohjausjärjestelmälle. Jos Hubble suunniteltiin yleiskäyttöiseksi ja huollettavaksi, niin Webbin lähtökohtana oli tarkasti rajatut tutkimuskohteet, monikäyttöisyyttä unohtamatta. Jo toiminta infrapunaisen valon aallonpituuksilla tuo hyvin monia havainto- ja tutkimuskohteita tarjolle, jollaisia ei aikaisemmin ole voitu edes harkita maanpinnalle sijoitetuilla teleskoopeilla tai edes Hubblella.

 

Yksi merkittävimmistä havaintokohteita on varhainen maailmankaikkeus. Vaikka olemme pystyneet tekemään havaintoja alkuräjähdyksen jälkeisestä ja nopeasti laajenevasta maailmankaikkeudesta, niin ensimmäiset havaintomme ovat maailmankaikkeudesta, jonka ikä on ollut noin 380 000 vuotta. Silloin kosminen mikroaaltotaustasäteily syntyi ja havaitsemme sen nykyisin noin 2,7 K lämpöisenä taustasäteilynä. Sen jälkeen kului satoja miljoonia vuosia, ennen kuin ensimmäiset tähdet syntyivät. Näitä tähtiä emme ole vielä voineet havaita, mutta ehkä se onnistuu JWST:llä. Kysymys ensimmäisten tähtien aikakauden päättymisestä on edelleen avoin: tuliko niistä mustia aukkoja ja kuinka niiden on käynyt?

Varhaisessa maailmankaikkeudessa tapahtui paljon asioita, joista meillä ei ole muuta kuin kalpea aavistus, sillä kaikkein vanhimmat kohteet, joita pystymme havaitsemaan, ovat jo muotoutumassa olevia pieniä galakseja. Miten ensimmäisistä tähdistä muodostui galakseja, se on yksi mielenkiintoisimpia kysymyksiä ratkaistavaksi. Aikaan ensimmäisistä tähdistä galaksien syntyyn liittyy hyvin monia kysymyksiä, joita tutkijat pyrkivät selvittämään JWST:n avulla.

Toinen JWST:lla havaittavia asioita on galaksien synty ja kehitys, miten useimmat galaksit saivat spiraalinsa mutta osa ei, galaksien keskustojen supermassiiviset mustata aukot jne. Miten pimeä aine on kertynyt galakseihin ja kuinka se on vaikuttanut galaksien kehittymiseen ja olemassaoloon. Miksi nykyisessä maailmankaikkeudessa galaksit ovat paljon isompia kuin varhaisen maailmankaikkeuden galaksit, jne? Avoimia kysymyksiä tälläkin tutkimusalalla on paljon ratakaistavaksi.

Infrapunaisen säteilyn aallonpituudet mahdollistavat muilla aallonpituuksilla piilottelevien kohteiden havaitsemisen. Kuva Nasa.

 

Tähtien kehittyminen niiden muodostumisesta energiatuotannon päättymiseen on suurin piirtein tunnettua. Silti niidenkin kohdalla on paljon avoimia kysymyksiä, joihin tutkijat mielisivät vastauksia. Mitä tapahtuu ennen tähden energiatuotannon alkua. Muodostumassa olevat tähdet ovat syvällä pimeiden sumujen sisällä, jolloin emme voi niitä havaita. Infrapuna-aallonpituudet mahdollistavat tämänkin prosessin etenemisen havaitsemisen ja JWST onkin oiva havaintoväline tällaisiin tutkimuksiin.

Tähtien muodostumiseen liittyy kiinteästi myös eksoplaneettojen synty. Se on nykykäsityksen mukaan lähes rinnakkainen tai ainakin välittömästi seuraava kehitysvaihe tähtien muodostumisen kanssa. Mutta miten se tapahtuu? Toistaiseksi meillä on vain tietokonemaleja näistä tapahtumista, mutta havainnot puuttuvat suuremaksi osaksi. 

Planeettojen synytminen tähtien kiertoradoille on tähän asti ollut erittäin vaikeasti havaittavia tapahtumia. JWST mahdollistaa nämä havainnot enstistä helpommin. Kuva Nasa.

 

Planeettojen muodostumisen jälkeen ne kiertävät tähteään samoin kuin Aurinkokunnassamme tapahtuu. Olemme onnistuneet suoraan valokuvaamaan vain muutamien tähtien etäisillä kiertoradoilla olevia Jupiteriakin suurempia eksoplaneettoja.  Tämä ei oikein riitä tutkijoille. JWST tarjoaakin paljon paremmat kuvausmahdollisuudet, sillä sen varusteisiin kuuluu koronagrafi, jonka avulla tähdestä tuleva kirkas valo voidaan peittää ja vain eksoplaneetoista heijastunut valo tulee kuvaan. Näin päästää kuvamaan hyvin lähellä tähteään olevia, mahdollisesti jopa hyvin pieniä eksoplaneettoja. Koronagrafin avulla voidaan tehdä myös planeettojen ilmakehästä ja pinnalta heijastuneesta valosta spektrejä, jotka kertovat olosuhteista näiden pinnalla ja ilmakehässä. Hyvällä onnella voimme joskus tulevaisuudessa havaita myös elämän merkkejä eksoplaneetoilla.

Vaikka James Webb teleskooppia ei voidakaan kohdistaa Maahan tai lähellekään Aurinkoa, niin se voi tehdä havaintoja asteroidivyöhykkeen kappaleista, ulkoplaneettojen kuista ja erityisesti Kuiperin vyön kohteista. Ehkä se kykenee havaitsemaan tai osoittamaan vääräksi planeetta 9, jota on ehdotettu selittämään joidenkin kuiperoidien ratojen keskittymistä tiettyihin suuntiin.

Jo edellä esitetyn perusteella on selvää, että James Webb avaruusteleskooppi tulee olemaan hyvin vilkkaassa käytössä ja varmasti kaikki teleskoopille sopivat tutkimushankkeet eivät tule koskaan saamaan siitä havaintoaikaa. Kysyntä tulee olemaan vilkasta mutta tarjottavaa on vain rajallisesti. Silti tulemme näkemään huikeita kuvia ja hienoja ja täysin uusi tutkimustuloksia ehkäpä jo muutaman kuukauden kuluttua.

Youtubessa on useita hienoja videoita JWST:tä ja sen tehtävästä. Tässä yksi niistä

 

 

Huomautukset

[1] Avaruusteleskoopin suunnittelu aloitetiin vuonna 1996 ja sen ensimmäinen suunniteltu laukaisupäivämäärä piti olla vuonna 2007. Projekti kohtasi useita erilaisia viivästyksiä ja niinpä vuonna 2005 projektin aloitettiin alusta, nyt aivan uusista lähtökohdista. Teleskooppi valmistui rakenteellisesti vuonna 2016, jonka jälkeen sitä on testattu hyvin perusteellisesti. Maaliskuussa 2018 aurinkosuoja vaurioitui testauksen aikana ja se täytyi suunnitella ja valmistaa uudelleen. Vuoden 2020 alussa puhjennut Covid 19 pandemia viivästytti testauksia edelleen. Ariane 5 kantoraketissa on ollut joitakin ongelmia, jotka saattavat viivästyttää lähtöä marras- tai jopa joulukuulle. Nasan laukaisukello kuitenkin osoittaa edelleen tätä kirjoittaessani lokakuun 31. päivää.

[2] Lagrangen piste (L2) piste on sellainen, että Auringon ja maapallon gravitaatiot, maapallon kiertoliike Auringon ympäri ja keskipakoisvoima mahdollistaa sinne sijoitetun laitteen pysymisen suhteellisen vakaalla halo-radalla lähellä ko. pistettä. Silloin tällöin tarvitaan pieniä ratakorjauksia, jotta teleskooppi ei karkaisi Aurinkoa kiertävälle radalle. Halo-rata on soikea, mutta sen keskellä ei ole suurimassaista kappaletta, jonka ympäri rata kulkisi.

Avaruusteleskoopille L2 piste on hyvin edullinen. Se tarvitsee ratakorjauksiin vain vähän polttoaineita, mutta ennen kaikkea sen vuoksi, että Aurinko ja Maa ovat samalla puolella avaruutta. Infrapunahavaintoja ei voi tehdä Aurinkoa, Maata tai Kuuta kohtia tai edes niiden läheltä. Suunnattuna poispäin näistä kohteista avaruusteleskooppi pystyy kuitenkin vuoden aikana havaitsemaan kaikkialle ympäröivään avaruuteen.

[3] Hubble kiertää maapalloa noin 550 km korkeudella ja on ollut näin sukkuloiden saavutettavissa.

[4] Aaltorintaman tunnistavia tarkennuslaitteistoja on käytössä mm. maanpinnalla olevien observatorioiden adaptiivisissa optiikoissa.