Artikkel

Skal studere galakser fra universets ungdom med det nye James Webb-teleskopet

James Webb-teleskopet/illustrasjon
Illustrasjon av James-Webb-teleskopet. Illustrasjon: Northrop Grumman.

Skal studere galakser fra universets ungdom med det nye James Webb-teleskopet

Det nye romteleskopet James Webb skal brukes til å studere planeter rundt andre stjerner, sorte hull og fjerne galakser. En astronom fra Norge er en av de første som får bruke dette nye teleskopet, som etter planen skal sendes opp i bane våren 2019.

Det nærmer seg oppskyting for James Webb-teleskopet. De første 13 forskningsprosjektene som astronomene skal bruke teleskopet til, ble offentliggjort i november.

Håkon Dahle fra Institutt for teoretisk astrofysikk ved UiO er blant de første astronomene som skal bruke James Webb-teleskopet. Han deltar i en forskergruppe som skal studere stjernedannelse i fjerne galakser. Dahle har tidligere observert flere ganger med Hubble-teleskopet.

 

Fra Hubble til Webb

Det rombaserte Hubble-teleskopet revolusjonerte den observasjonelle astronomien da det ble sendt opp i sin bane rundt Jorda i april 1990. Siden den gang har teleskopet gått i bane 600 kilometer over Jordas overflate, med blikket rettet mot stjernene. Fra sin bane utenfor Jordas forstyrrende atmosfære sender romteleskopet oss skarpere bilder av stjerner, planeter og galakser enn noe optisk teleskop her nede på bakken kan gi. 

 – Vi forventer å bli overrasket av det vi finner.
Dr. John C. Mather, nobelprisvinner i fysikk og senior prosjektforsker for Webb-teleskopet

Det nærmer seg 30 år siden Hubble-teleskopet ble sendt opp. I løpet av denne tiden har astronomer tatt mer enn 1,3 millioner bilder med Hubble, og disse observasjonene har gitt opphav til over 15 000 vitenskapelige artikler.

Selv om det ikke lenger helt unge teleskopet fortsetter å gi fantastiske bilder og viktige bidrag til forskning, er det ikke til å komme fra at de fleste astronomer nå venter i forventningsfull spenning på Hubbles arvtager, James Webb-teleskopet (JWST). 

James Webb skal etter planen sendes opp i bane rundt Jorda våren 2019. Det første som skjer etter oppskyting, er at teleskopet foldes ut - og deretter at bakkekontrollmannskapet bruker et halvt år på diverse testing av instrumenter. Deretter begynner den første syklusen med vitenskapelige observasjoner. 

Hubble og James Webb - sammenligning
Sammenligning av egenskapene til Hubble-teleskopet og James Webb-teleskopet. Illustrasjon: NASA

Neste generasjons teleskop

Speilet til James Webb-teleskopet
De 18 segmentene til James Webb-teleskopets gullspeil i et testrom. Bilde: NASA/Desiree Stover

James Webb er neste generasjons romteleskop. Teknologien har utviklet seg voldsomt siden Hubble ble bygget. Speilet på James Webb er større; 6,5 meter i diameter, mot 2,4 meter for Hubble. Et større speil gir større evne til å samle lys, noe som betyr skarpere og klarere bilder.

James Webb-teleskopet vil også kunne fange opp infrarød stråling med bølgelengder som er opptil 18 ganger lengre enn de lengste bølgelengdene som fanges opp av Hubble. I disse bølgelengdeområdene i den infrarøde delen av det elektromagnetiske spektrum vil instrumentene på James Webb være mellom ti og tusen ganger mer følsomme enn noen eksisterende instrumenter på bakken eller i verdensrommet.

Hvordan få observasjonstid

Forsker Håkon Dahle
Astronom Håkon Dahle. Foto: Fumiaki Nakata Bruk bildet.

For å få observasjonstid på et romteleskop, må astronomer sende inn søknad om å få tildelt et tidsvindu der teleskopet rettes mot akkurat det astronomiske objektet de er interessert i å studere. I søknadene må forskerne beskrive og forklare i detalj hvorfor akkurat dette prosjektet har behov for akkurat disse instrumentene.

Prosjektene som blir de aller første til å bruke James Webb, har stor faglig spennvidde: fra Jupiters måner og planeter rundt andre stjerner til sorte hull, galaksehoper og fjerne galakser. De ulike prosjektene skal være representative for den typiske vitenskapen som James Webb kan bidra til. 

– Det var totalt 106 prosjekter som søkte om tid i denne første runden til James Webb, forteller Håkon Dahle.

– Prosjektet vårt fikk tildelt 50 av de 460 observasjonstimene som ble delt ut i denne omgang.

Skal se på stjernedannelse i universets ungdom

Når det blir hans tur, skal Håkon Dahle og de andre forskerne i prosjektet rette James Webb mot fire fjerne galakser.

– Dette er galakser vi kjenner til fra før, forteller Dahle. – Vi har valgt dem ut på grunn av at de er spesielt lyssterke, de inneholder områder hvor det pågår dannelse av nye stjerner, og deres utstrekning på himmelen passer godt til instrumentene på James Webb.

Lyset fra disse galaksene har brukt mellom ni og tolv milliarder år på å nå fram til oss, det vil si at vi ser tilbake til en epoke da universet var mellom en niendedel og en tredjedel av sin nåværende alder. Det var i denne epoken i universets historie det ble dannet flest stjerner.

Interessert i mer forskningsnytt om universet, teknologi og realfag? Følg Titan.uio.no på Facebook eller abonner på nyhetsbrevet vårt.

Pionerene får ekstraarbeid

Galaksene som Dahle og kollegene har valgt ut, er gravitasjonslinset. Det betyr at lyset fra de fjerne galaksene har passert mer nærliggende galakser eller galaksehoper på sin ferd mot oss. En galaksehop er en samling (hop) av flere galakser. Lyset fra de fjerne galaksene er blitt avbøyd på grunn av det massive tyngdefeltet til galaksen eller galaksehopen.

Illustrasjon av gravitasjonslinsing
Illustrasjon av gravitasjonslinseeffekten. Til venstre: Et vinglass («gravitasjonslinsen») og et stearinlys (en «fjern galakse»). Til høyre: Stetten på glasset holdes opp mellom observatøren og stearinlyset og fungerer som en linse. Da ser vi flere (fordreide) bilder av lyset på litt ulik posisjon. Bilde: Anna Kathinka D. Evans

Gravitasjonslinsing skaper optiske fenomener, som at galaksene i bakgrunnen blir fordreid til avlange buer. Lyset fra galaksene kan også bli forsterket.

Dahle skal undersøke stjernedannelse i galaksene som blir gravitasjonslinset. Disse områdene av galaksene blir mulige å studere takket være både gravitasjonslinseeffekten og instrumentene på James Webb.

Det er en del arbeid involvert med å være pionerer på et såpass stort prosjekt.

– Både reduserte data fra våre observasjoner og tilhørende software skal tilrettelegges og være tilgjengelig for andre forskere før den andre ordinære utlysningsrunden for observasjonsprosjekter med James Webb-teleskopet, forteller Dahle. – Så det blir en del jobb, men man får jo anledning til å være aller først ute!

Bringer sammen to forskningsgrupper

Gravtiasjonslinsen SDSSJ1732+3411
Gravitasjonslinsen SDSSJ1732+3411 er ett av objektene som James Webb-teleskopet skal rettes mot i løpet av de første fem månedene det er i drift. De blålige objektene merket A1-A4 er i virkeligheten fire bilder av den samme, fjerne galaksen. Årsaken til at vi ser fire bilder, er at lyset fra den fjerne galaksen er blitt avbøyd i tyngdefeltet til en galaksehop som ligger mellom oss og galaksen. De oransje, elliptiske flekkene er galakser som hører hjemme i galaksehopen. Bildet er satt sammen av eksponeringer i tre fargebånd med MOSCA-instrumentet på Nordisk Optisk Teleskop.  Montasje: H. Dahle/SGAS Collaboration/NOT

Dahle forteller at observasjonene fra James Webb også vil skape en bro mellom to forskningsgrupper.

Astronomer som observerer galakser i helt ulike deler av det elektromagnetiske spekteret, kan ikke nødvendigvis se hverandres galakser. To av de fire galaksene som Dahle og kollegaene skal observere med James Webb, ble oppdaget gjennom observasjoner i synlig lys med Nordisk Optisk Teleskop, mens de to andre ble oppdaget gjennom observasjoner i mikrobølgeområdet med South Pole Telescope.

Mikrobølgegalaksene er ikke observerbare i synlig lys, fordi nydannede stjerner i galaksene er innhyllet i store mengder støv som skygger for det synlige lyset.

De vil imidlertid være observerbare i infrarødt lys, som James Webb kan registrere.

Gjennom observasjoner fra James Webb møtes de to gruppene derfor i et unikt, nytt samarbeid.

Les mer:

Pressemelding fra James Webb-teleskopet om de første forskningsprosjektene

Mer på Titan.uio.no:

Skriv ny kommentar

Verifiser deg (din epost-adresse vil ikke bli vist offentlig)

Les også

A walrus rostrum with tusks that can be dated to c. 1200-1400 CE.

Ancient DNA reveals the extent of Norse Greenland’s trade in walrus ivory

When the explorer Erik the Red reached the southwest coast of Greenland in the 980s, he established a colony of Norwegian and Icelandic settlers that lasted for almost 500 years. A team of British and Norwegian researchers have now proved, by analysing ancient DNA, that the export of  valuable ivory from walrus tusks helped the Norse settlements to survive for centuries.

sykkel

Glad i fart?

Da kan du muligens takke nyoppdagede synsceller for at du klarer å holde oversikten neste gang du suser av gårde.