Ce vedem de fapt în fotografiile cu Universul, prezentate de NASA. Explicațiile astronomului Adrian Șonka

Imaginile realizate de telescopul spațial James Web și publicate marți de NASA au lăsat cu gura căscată o lume întreagă, inclusiv pe oamenii de știință care le-au prezentat și au dat detalii despre ele. Însă, dincolo de frumusețea lor și de efectul pe care îl au asupra imaginației noastre, cum trebuie să le privim ca să le înțelegem, cum trebuie interpretate detaliile pe carea le conțin, cum se nasc și mor stelele, cât de mare e Universul, unde suntem noi? Astronomul Adrian Șonka de la Observatorul Astronomic „Amiral Vasile Urseanu” din București a răspuns la aceste întrebări și ne ajută să înțelegem detaliile din imaginile publicate de NASA.

Primul sfat al astronomului Adrian Șonka este să vă uitați la imagini în format mare, la rezoluție maximă - pe site-ul NASA sau cel dedicat telescopului James Webb -, nu pe telefon sau pe un ecran mic.

„Detaliile fine sunt interesante”, spune Adrian Șonka.

Universul într-un grăunte de nisip

Prima dintre imaginile publicate de NASA este cea a unui „colț” de Univers, de dimensiunea unui grăunte de nisip privit de la o lungime de braț distanță, după cum l-a descris Bill Nelson, directorul NASA, în care se văd mii de galaxii, unele dintre ele cu o vechime apropiată de cea a Universului.

În afară de punctele albe luminoase, din care ies raze și care sunt stele din galaxia noastră, toate celelalte puncte luminoase din imagine sunt galaxii, explică Adrian Șonka. Unele mai apropiate - cele mai mari și mai clare -, altele mai îndepărtate - până la cele mai mici și mai „palide”, care abia se văd.

De exemplu, în apropiere de centrul imaginii mărite - puțin în stânga-jos - apare o galaxie căreia i se văd brațele spiralate și chiar stele sau aglomerări de stele, detaliu din care Adrian Șonka trage concluzia că galaxia respectivă este „relativ” aproape de noi, la circa 3-4 miliarde de ani-lumină.

Spre deosebire de galaxiile care apar sub formă de puncte abia vizibile, care sunt la distanțe mult mai mari, de peste 10 miliarde de ani-lumină.

Cercetătorii de la NASA au analizat spectrul luminos al galaxiilor îndepărtate și au putut determina vârsta lor, unele dintre ele având 13 miliarde de ani și chiar mai mult, ceea ce le situează în apropiere de nașterea Universului, care are 13,8 miliarde de ani.

Tot în imagine se văd galaxii alungite și curbate, dispuse ca niște arcuri de cerc concentrice. Aceste galaxii apar deformate ca rezultat al efectului pe care îl are roiul de galaxii SMACS 0723 situat la 4,6 miliarde de ani-lumină de noi, care funcționează ca o lentilă: gravitația enormă a acestei imense structuri cosmice deformează spațiu-timpul în jurul său, făcând posibilă observarea obiectelor care se află în spatele său și putem astfel să privim mult mai departe în spațiu.

Acest efect se numește „lentilă gravitațională” și a fost prezis de Albert Einstein.

Mai mult, cercetătorii au arătat că, datorită acestui efect, aceeași galaxie apare de mai multe ori pe „conturul” lentilei.

Orice obiect cosmic care are gravitație deformează spațiu-timpul în jurul său - chiar și Soarele și Pământul -, dar pentru a avea un efect cu adevărat vizibil este nevoie ca un astfel de obiect să aibă o gravitație enormă, să fie gigantic.

Roiul de galaxii SMACS 0723 este destul de mare pentru a îndeplini această condiție, explică Adrian Șonka. Potrivit acestuia, SMACS 0723 are o greutate de 10.000 de mase solare. Prin comparație, galaxia noastră, Calea Lactee, este formată din 200 de miliarde de stele. Dacă toate stelele din galaxie ar fi de mărimea Soarelui, ar fi nevoie de 50 de galaxii pentru a obține un roi de mărimea lui SMACS 0723.

Planeta cu apă în atmosferă

Un alt obiect cosmic prezentat de NASA este planeta WASP-96 b, o planetă din afara sistemului nostru solar (exoplanetă), situată la 1.150 de ani-lumină de noi, în constelația Phoenix.

WASP-96 b orbitează foarte aproape de steaua ei - mai puțin de a 20-a parte din distanța dintre Pământ și Soare, care este de circa 150 de milioane de kilometri - și face o rotație completă în jurul stelei în doar trei zile și jumătate (atât durează un „an” pe WASP-96 b). De asemenea, temperatura este de aproape 550 de grade Celsius.

De fapt, telescopul James Webb nu a observat direct această planetă, pentru că planetele nu emit lumină, ci indirect, cu ajutorul stelei în jurul căreia orbitează, explică Adrian Șonka.

Mai exact, cercetătorii au analizat spectrul luminos al stelei și i-au stabilit compoziția chimică, iar apoi au făcut aceeași analiză în momentul în care planeta WASP-96 b trecea prin dreptul stelei. Ei au putut astfel să afle compoziția chimică a planetei, eliminând elementele care știau deja că sunt în compoziția stelei.

Oamenii de știință au putut stabili astfel că WASP-96 b este un gigant gazos cu o masă mai mică de jumătate decât a lui Jupiter (tot planetă gazoasă), dar cu un diametru de 1,2 ori mai mare decât a lui Jupiter, ceea ce face să fie mult mai „pufoasă”.

Tot cu ajutorul acestor măsurători, cercetătorii NASA au detectat prezența apei și a norilor în atmosfera planetei, lucruri neștiute înainte de observațiile James Webb.

Steaua care moare

În cazul imaginii Nebuloasei Southern Ring - care, potrivit NASA, prezintă o stea în ultima fază a existenței sale - Adrian Șonka atrage atenția asupra unui lucru care scapă ochiului neavizat: în imagine apar două stele. Asta apropo de îndemnul de a ne uita la astfel de imagini pe un ecran mare, la rezoluție maximă.

Într-adevăr, în imaginea din dreapta, mărită, se poate observa că sunt două stele care par lipite una de alta, cea din stânga fiind puțin mai mică.

De fapt, aceasta este responsabilă pentru spectaculozitatea fotografiei, pentru că ei i se „datorează” undele concentrice care se propagă spre exterior, explică Adrian Șonka.

Steaua este „consumată”, este pe punctul de a se transforma în pitică albă. Pe măsură ce își pierde energia, straturile exterioare ale ei se desprind și se propagă în spațiu. În contact cu gazele și praful cosmic se încălzesc la temperaturi mari, generând cercurile luminoase.

Fiecare cerc de materie reprezintă câte o etapă în care steaua și-a pierdut din energie sub formă de gaze și praf, pe care le-a aruncat în spațiu.

Evenimentul cosmic are loc la 2.500 de ani-lumină de noi și este un proces care durează mii de ani.

Diametrul inelului interior (cel mai strălucitor) este de circa o jumătate de an-lumină (1 an-lumină are aproximativ 9.500 de miliarde de kilometri).

Ciocnirea galaxiilor

Este vorba de Cvintetul lui Stephan, imaginea în care apar cinci galaxii, dintre care patru interacționează între ele într-un mod care a fost descris de NASA drept un „dans cosmic”. De fapt, ele sunt într-un proces de coliziune, urmând să dea probabil naștere unei supergalaxii.

În primul rând, trebuie menționat că galaxia din stânga imaginii este mult mai aproape de noi, de observatori, spune Adrian Șonka, dând ca indiciu faptul că galaxia se vede în detaliu, se observă stele și grupuri de stele în interiorul ei, precum și nebuloase sau alte structuri. Pe când celelalte patru galaxii apar mult mai compacte și mai mici.

Potrivit măsurătorilor NASA, galaxia din apropiere de află la 40 de milioane de ani-lumină de noi, iar celelalte patru la 290 de milioane de ani-lumină.

Astronomul Adrian Șonka spune că cele trei galaxii din partea de sus intră în coliziune una cu alta și că ele vor fuziona într-una singură, numai că este vorba de un proces ca va dura zeci de milioane de ani.

Între cea de sus și cele două de sub ea este o nebuloasă, un nor de gaze și praf cosmic în care se formează stele (porțiunea roșie-portocalie).

De asemenea, la cea de sus se mai observă cum un braț al spiralei parcă „rămâne în urmă”, desprins probabil de forțele gravitaționale rezultate în urma interacțiunilor.

Adrian Șonka arată că două galaxii nu se ciocnesc ca două mașini, adică stelele nu intră în coliziune una cu alta, pentru că distanțele dintre ele sunt prea mari. În schimb, intră în contact gazele și praful cosmic dintre ele, rezultând nebuloase, zone în care au loc procese de formare de noi stele.

Galaxiile se apropie una de alta și se resping într-o mișcare continuă - de aici și imaginea de „dans cosmic” -, până când în cele din urmă fuzionează într-o singură galaxie.

Tot galaxia de deasupra mai oferă un indiciu interesant. Ea are în centru o gaură neagră gigantică, cu o greutate de 24 de milioane de mase solare, potrivit NASA. Gaura neagră atrage în interiorul ei largi cantități de materie și aruncă în spațiu energie luminoasă echivalentă cu strălucirea a 40 de miliarde de Sori, motiv pentru care zona din centrul galaxiei apare atât de luminoasă.

Imaginea în care apar cele cinci galaxii cuprinde o porțiune de 620.000 de ani-lumină din cosmos, potrivit descrierii ogferite de NASA.

Acolo unde se nasc stelele

Nebuloasa Carina este numele prescurtat și simplificat al denumirii corecte a ceea ce vedem în imagine: Nebuloasa din constelația Carina.

O nebuloasă este un nor de gaze și de praf cosmic în care are loc procesul de formare a stelelor. Adrian Șonka afirmă că nebuloasele conțin hidrogen primordial, provenit de la formarea Universului.

Iar valul maroniu-portocaliu din partea de jos a imaginii exact asta conține: hidrogen amestecat cu praf rezultat din explozia stelelor, un amestec din care se formează alte stele.

De altfel, culoarea acestor structuri dă indicii asupra componenței lor: dacă sunt maronii înseamnă că ele conțin mai mult praf decât gaze, iar dacă sunt albastre conțin mai mult gaz decât praf cosmic.

Noutatea pe care o aduce telescopul James Webb este că, datorită instrumentelor sale, a putut vedea prin perdeaua de praf în interiorul nebuloasei cum se nasc stelele.
Nebuloasa din constelația Corina se află la 7.600 de ani-lumină de noi.

Imaginea în care apare nebuloasa cuprinde o porțiune de 16 ani-lumină dintr-un capăt în celălalt, potrivit descrierii oferite de NASA.