Nya bilder från rymdteleskopet James Webb ger en fingervisning om vad vi har att vänta oss från detta efterlängtade teleskop. Under våren 2022 har Webb genomgått omfattande tekniska tester och i april släpptes ett urval av astronomiska bilder tagna med teleskopet. Med Webbs instrument MIRI (där Sverige medverkar) togs en bild av stjärnor i vår granngalax, Stora magellanska molnet. Den bilden tittar vi närmare på, i väntan på att nya bilder släpps 12 juli.

Rymdteleskopet James Webb sköts upp från Franska Guyana på juldagen 2021 och kretsar nu i en bana ungefär 1,5 miljoner km utanför jordbanan. Alla delar av teleskopet har framgångsrikt fällts ut och efter noggrann justering kunde de första astronomiska bilderna tas. Flera utsökta bilder har publicerats under våren.

Stjärnor i Stora magellanska molnet, avbildade i infrarött med rymdteleskopen Spitzer (vänster) och James Webb (höger).
Stjärnor i Stora magellanska molnet, avbildade i infrarött med rymdteleskopen Spitzer (vänster) och James Webb (höger), vid våglängder kring 8 mikrometer. Skillnaden i upplösning och känslighet mellan bilderna är betydande, vilket t.ex. märks på hur skarpt Webb avbildar stråken av gas mellan stjärnorna. Synfältet i bilderna är ca 1 bågminut brett och 2 bågminuter högt. På Stora magellanska molnets avstånd ger det en verklig bredd på ca 50 ljusår. Området i bilderna kan ses vid andra våglängder via det fritt tillgängliga verktyget ESASky. Webb-bilden syns också överst i inlägget. Bild: NASA/JPL-Caltech (Spitzer), NASA/ESA/CSA/STScI (Webb)

Till skillnad mot rymdteleskopet Hubble, som främst arbetar i synligt ljus, är de olika instrumenten på Webb känsliga för infraröd strålning. Instrumentet MIRI (”mid-infrared instrument”) är känsligt för ljus vid våglängder från 5 till 28 mikrometer, vilket kan jämföras med de knappt 0,8 mikrometer som är våglängden för det rödaste ljus som människans ögon uppfattar. Ovan visas ett område på himlen, avbildat i infrarött med det mindre rymdteleskopet Spitzer och med MIRI på James Webb. Skärpan och känsligheten i Webb-bilden är slående, vid jämförelse med Spitzer-bilden.

Liten del av en granngalax

Vi ser ett litet fält på himlen, ungefär 1 bågminut brett och 2 bågminuter högt. Den som t.ex. sett planeten Venus i teleskop kan föreställa sig vad dessa vinklar innebär: När Venus ser som störst ut från jorden sett är dess skenbara diameter ca 1 bågminut. Stjärnorna vi ser på den lilla himmelsfläck som Webb avbildat ligger på södra stjärnhimlen, i Stora magellanska molnet, Vintergatans närmaste granngalax.

Sett för blotta ögat liknar Stora magellanska molnet ett stavformat moln och det fotograferade området ligger nära mitten av denna stav. Det rika stjärnfält som Webb visar oss ligger alltså drygt 160 000 ljusår bort, i en annan galax än vår egen.

Denna animation visar en övergång från bilden som Spitzer tagit till bilden som James Webb tagit.
Denna animation visar en övergång från bilden som Spitzer tagit till bilden som James Webb tagit. Vi ser i båda bilderna samma fält i Stora magellanska molnet, avbildat i infrarött. Övergången framhäver skillnaden i skärpa och känslighet mellan Spitzer och Webb. Bilder och animation: NASA/ESA/CSA/STScI

I animationen ovan, som växlar bild från Spitzer till Webb, blir skillnaden mellan teleskopens skärpa tydlig. Det sedan 2020 avstängda Spitzer-teleskopet har en ljussamlande spegel med diametern 0,85 m, medan Webb-teleskopets spegel är 6,5 m i diameter, alltså ungefär 7 gånger större. För ljus vid en viss våglängd innebär det att Webb kan upplösa 7 gånger finare detaljer än vad Spitzer kunde. De stråk av gas mellan stjärnorna som syns tydligt upplösta i bilden från Webb går nästan inte alls att se i Spitzer-bilden.

Spegeln på Webb har en yta ca 50 gånger större än Spitzers. Denna ökning i ljussamlande förmåga gör det lättare för ljussvaga stjärnor att framträda i bilder som tas med Webb, vilket jämförelsen också visar.

Kallt men intressant

Stjärnor och flera andra astronomiska objekt strålar ungefär som s.k. svartkroppar, alltså på ett sådant sätt att deras spektrum bestäms av deras temperatur. Vår sol har en yttemperatur på ca 6000 grader Celsius och strålar därmed ut en betydande del av sitt ljus i det synliga området av spektrum. Bilderna vi tittar på här är tagna runt våglängden 8 mikrometer, där svartkroppar vid ca 100 grader Celsius strålar som mest.

Temperaturer på något hundratal grader Celsius ses i många astronomiska sammanhang som låga. I sådan svalka strålar viss gas mellan stjärnorna, såväl som bruna dvärgar och stoftskivor där nya planeter bildas. Dessa är några av de fenomen som kommer att studeras med MIRI.

Blågult och infrarött

I Webb-projektet samarbetar USA, Europa och Kanada, och Sverige har bidragit till instrumentet MIRI. Astronomer i Sverige har dessutom stått sig i den benhårda konkurrensen om teleskoptid på Webb, inte minst vid Stockholms universitet. Vid detta lärosäte har Alexis Brandeker, som leder ett exoplanetprojekt, och Angela Adamo respektive Thøger Emil Rivera-Thorsen som leder var sitt galaxprojekt släppts fram för att använda teleskopet.

Även astronomer vid Onsala, Lund, Uppsala och KTH är med på olika Webb-projekt under den första ordinarie omgången med observationer, som inleds under sommaren. Redan 12 juli kommer vår aptit att retas ytterligare genom ett släpp av fler bilder tagna under våren.

Tack till Andras Gaspar, Steward-observatoriet vid Arizonas universitet, USA, som hjälpte undertecknad till rätta med koordinater i Stora magellanska molnet stjärnmyller.