Το 2005, ένα διαστημικό σκάφος της NASA που ονομάζεται Cassini ανακάλυψε παγωμένα σωματίδια που εκτοξεύονται από τον υπόγειο ωκεανό του Εγκέλαδου μέσα από ρωγμές στην επιφάνεια του φεγγαριού.

Ωστόσο, το JWST δείχνει ότι το περιεχόμενο του νέφους εκτοξεύεται πολύ πιο μακριά από ό,τι πιστεύαμε στο παρελθόν – πολλές φορές πιο βαθιά στο διάστημα από το μέγεθος του ίδιου του Εγκέλαδου.

«Είναι απέραντο», είπε η Sara Faggi, πλανητική αστρονόμος στο Goddard Space Flight Center της NASA στο Greenbelt του Μέριλαντ, στις 17 Μαΐου σε μια διάσκεψη στο Επιστημονικό Ινστιτούτο του Διαστημικού Τηλεσκοπίου στη Βαλτιμόρη του Μέριλαντ.

Ο αλμυρός ωκεανός

Ο Εγκέλαδος ενθουσιάζει τους αστροβιολόγους επειδή είναι ένας από τους λίγους “ωκεάνιους κόσμους” στο ηλιακό σύστημα, γεγονός που τον καθιστά ένα από τα καλύτερα μέρη για την αναζήτηση εξωγήινης ζωής. Ο αλμυρός ωκεανός που βρίσκεται κάτω από το εξωτερικό στρώμα πάγου του Εγκέλαδου είναι ένα πιθανό καταφύγιο για ζωντανούς οργανισμούς, οι οποίοι θα μπορούσαν να συντηρηθούν από τη χημική ενέργεια στις υδροθερμικές πηγές στον πυθμένα του ωκεανού.

Το υλικό που αναβλύζει από τον Εγκέλαδο, είναι ένας άμεσος σύνδεσμος με αυτό το πιθανό εξωγήινο οικοσύστημα. Το Cassini πέταξε πολλές φορές μέσα από τα πλουμίδια του Εγκέλαδου, μετρώντας κόκκους πάγου και χημικές ουσίες φιλικές προς τη ζωή, όπως μεθάνιο, διοξείδιο του άνθρακα και αμμωνία.

Χρειάστηκε όμως το James Webb ένα τηλεσκόπιο που βρίσκεται σε απόσταση 1,5 εκατομμυρίου χιλιομέτρων από τη Γη, για να ανακαλύψει κάτι που το Cassini δεν μπορούσε να δει από τη θέση του στους δακτυλίους. Ενώ το Cassini μπορούσε να εντοπίσει κόκκους πάγου που δεν ταξιδεύουν μακριά από την επιφάνεια, το διαστημικό τηλεσκόπιο έχει μια ευρύτερη προοπτική και ευαίσθητα όργανα που μπορούν να συλλάβουν αμυδρά σήματα αερίων γύρω από τον Εγκέλαδο.

Στις 9 Νοεμβρίου 2022, το James Webb έριξε μια σύντομη ματιά στον Εγκέλαδο. Μόλις 4,5 λεπτά δεδομένων αποκάλυψαν τον τεράστιο, πολύ κρύο νέφος υδρατμών. Η επερχόμενη δημοσίευση θα ποσοτικοποιήσει πόσο νερό εκτοξεύεται και τη θερμοκρασία του, δήλωσε ο Faggi. Όμως το σύννεφο είναι πιθανό να έχει χαμηλή πυκνότητα, μοιάζει περισσότερο με ένα διάχυτο, κρύο σύννεφο παρά με έναν υγρό ψεκασμό.

Αυτά δεν είναι καλά νέα για όποιον θέλει να πάρει δείγματα από το νέφος και ελπίζει να βρει ζωή, καθώς τα σημάδια ζωής μπορεί να είναι πολύ αραιά για να ανιχνευθούν.

Οι κόκκοι πάγου που είδε το Cassini πολύ πιο κοντά στον Εγκέλαδο είναι πιο πιθανό να έχουν υψηλές συγκεντρώσεις οργανικών σωματιδίων, λέει ο Shannon MacKenzie, πλανητικός επιστήμονας στο Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Φυσικής του Πανεπιστημίου Johns Hopkins στο Laurel του Maryland.

Οι ερευνητές μελέτησαν δεδομένα από το όργανο NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) του Webb, το οποίο μπορεί να μετρήσει το εγγύς υπέρυθρο φάσμα περισσότερων από 100 αντικειμένων ταυτόχρονα.

Τα αποτελέσματα από τον κομήτη 238P/Read, έδειξαν «μια ευδιάκριτη κορυφή» από ένα σύννεφο υδρατμών που τον περίβαλλε στην περιοχή του φάσματος που σχετίζεται με το νερό, υποδεικνύοντας ότι αυτό υπάρχει γύρω από τον κομήτη.

Αυτό προκύπτει από το λιώσιμο των πάγων, καθώς ο κομήτης πλησιάζει τον ήλιο στην τροχιά του.

Η παρουσία νερού σε έναν κομήτη τόσο κοντά στη Γη είναι άνευ προηγουμένου και υποστηρίζει τη θεωρία ότι το νερό μεταφέρθηκε στη Γη από κομήτες νωρίς στην ιστορία του πλανήτη μας, σύμφωνα με το Space.com.

Η ανακάλυψη αναφέρθηκε λεπτομερώς σε μια νέα μελέτη με επικεφαλής τους ερευνητές της NASA και του Πανεπιστημίου του Μέριλαντ, η οποία δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature.

«Ο εμποτισμένος με νερό κόσμος μας, γεμάτος ζωή και μοναδικός στο σύμπαν από όσο γνωρίζουμε, είναι κάτι σαν μυστήριο – δεν είμαστε σίγουροι πώς έφτασε όλο αυτό το νερό εδώ», είπε η συγγραφέας Stefanie Milam από το Goddard Space Flight Center της NASA.

«Η κατανόηση της ιστορίας της διανομής του νερού στο ηλιακό σύστημα θα μας βοηθήσει να κατανοήσουμε άλλα πλανητικά συστήματα και αν θα μπορούσαν να είναι καθ’ οδόν για να φιλοξενήσουν έναν πλανήτη σαν τη Γη».

Όπως εξήγησαν οι ειδικοί, οι κομήτες αποτελούνται από πάγο, σκόνη και βραχώδες υλικό και διαφέρουν από τους αστεροειδείς, οι οποίοι αποτελούνται από μέταλλα και βραχώδες υλικό.

Όταν ένας κομήτης πλησιάζει τον ήλιο, η περιεκτικότητά του σε πάγο και σκόνη αρχίζει να εξατμίζεται (γνωστή ως εξάχνωση) που του δίνει μια χαρακτηριστική ουρά και ένα θολό ή θολό φωτοστέφανο, γνωστό ως «κώμα». Οι αστεροειδείς δεν το κάνουν αυτό λόγω της έλλειψης πάγου.

Η ανακάλυψη ανατρέπει την έως τώρα κατανόηση των επιστημόνων για την εξέλιξη των γαλαξιών, καθώς τόσο μεγάλοι γαλαξίες δεν αναμενόταν να βρεθούν στο τόσο πρώιμο σύμπαν, όταν αυτό είχε μόλις το 3% της σημερινής ηλικίας του, περίπου 500 έως 700 εκατομμύρια χρόνια μετά την αρχική «Μεγάλη Έκρηξη» (Μπιγκ Μπανγκ).

Οι επιστήμονες από διάφορες χώρες (ΗΠΑ, Αυστραλία, Δανία, Ισπανία), με επικεφαλής τον επίκουρο καθηγητή αστρονομίας και αστροφυσικής Τζόελ Λέτζα του Πανεπιστημίου της Πενσιλβάνια, έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Nature». Όπως δήλωσε ο ίδιος «αυτά τα αντικείμενα έχουν πολύ μεγαλύτερη μάζα από ό,τι περίμενε ο οποιοσδήποτε. Περιμέναμε να βρούμε μονάχα μικροσκοπικούς, νεαρούς γαλαξίες-μωρά σε εκείνη τη χρονική περίοδο, παρόλα αυτά ανακαλύψαμε γαλαξίες τόσο ώριμους όσο ο δικός μας, σε μια εποχή που έως τώρα θεωρείτο η αυγή του σύμπαντος».

«Είναι τρελό. Δεν θα περίμενε κανείς το πρώιμο σύμπαν να μπορεί να αυτο-οργανωθεί τόσο γρήγορα. Αυτοί οι γαλαξίες δεν θα έπρεπε να έχουν αρκετό χρόνο για να σχηματιστούν», ανέφερε η Έρικα Νέλσον, επίκουρη καθηγήτρια αστροφυσικής του Πανεπιστημίου του Κολοράντο.

«Ο γαλαξίας μας δημιουργεί ένα έως δύο νέα άστρα κάθε χρόνο. Μερικοί από εκείνους τους γαλαξίες θα πρέπει να δημιουργούσαν εκατοντάδες νέα άστρα κάθε χρόνο καθ’ όλη την ιστορία του σύμπαντος. Αν έστω κι ένας από αυτούς τους γαλαξίες είναι πραγματικός, θα μας φέρει αντιμέτωπους με τα όρια της κατανόησης μας για την κοσμολογία. Μια άλλη πιθανότητα είναι ότι αυτά τα πράγματα είναι ένα διαφορετικό είδος κάποιου παράξενου αντικειμένου, όπως αχνά κβάζαρ (σ.σ. ενεργοί γαλαξιακοί πυρήνες), κάτι που θα ήταν όμως εξίσου ενδιαφέρον», πρόσθεσε.

Το James Webb, το ισχυρότερο τηλεσκόπιο που έχει ποτέ εκτοξευθεί στο διάστημα, είναι εφοδιασμένο με υπέρυθρα όργανα ικανά να ανιχνεύουν το φως που προέρχεται από τους πιο αρχαίους γαλαξίες και τα άστρα τους. Έτσι, το Webb επιτρέπει στους επιστήμονες να βλέπουν πίσω στον χρόνο και στον χώρο, σε απόσταση περίπου 13,5 δισεκατομμυρίων ετών, κοντά στο ξεκίνημα του σύμπαντος όπως το ξέρουμε.

«Είναι η πρώτη ματιά μας τόσο πίσω και μακριά, συνεπώς είναι σημαντικό να κρατήσουμε ανοιχτό μυαλό σχετικά με το τι πραγματικά βλέπουμε. Μολονότι τα στοιχεία δείχνουν ότι πρόκειται πιθανώς για γαλαξίες, νομίζω πως υπάρχει μια βάσιμη πιθανότητα λίγα τουλάχιστον από αυτά τα αντικείμενα να είναι τεράστιες μαύρες τρύπες. Άσχετα πάντως από αυτό, η ποσότητα μάζας που ανακαλύψαμε σημαίνει ότι η γνωστή αστρική μάζα εκείνης της περιόδου του σύμπαντος μας είναι έως 100 φορές μεγαλύτερη από ό,τι προηγουμένως πιστεύαμε. Πρόκειται για μια εντυπωσιακή αλλαγή δεδομένων», ανέφερε ο Λέτζα.

«Η αποκάλυψη ότι ο σχηματισμός τεράστιων γαλαξιών άρχισε υπερβολικά νωρίς στην ιστορία του σύμπαντος ανατρέπει αυτό που πολλοί από εμάς θεωρούσαμε δεδομένο επιστημονικό γεγονός», πρόσθεσε και επεσήμανε ότι οι εν λόγω πρώιμοι γαλαξίες είναι τόσο μεγάλοι που έρχονται σε αντίθεση σχεδόν με όλα (το 99%) τα υπάρχοντα μοντέλα της κοσμολογίας. Αυτό οδηγεί είτε στην αναμόρφωση των κοσμολογικών μοντέλων, είτε στην αναθεώρηση της επικρατούσας επιστημονικής κατανόησης σχετικά με τη δημιουργία των γαλαξιών, ότι δηλαδή άρχισαν ως μικρά νέφη αερίων και σκόνης, που σταδιακά μεγάλωσαν με το πέρασμα του χρόνου.

Σε κάθε περίπτωση, σύμφωνα με τους ερευνητές, προβάλλει ως αναγκαία μια ριζική μεταβολή της κυρίαρχης άποψης για το πώς το σύμπαν εξελίχθηκε. «Ρίξαμε μια ματιά στο πολύ πρώιμο σύμπαν για πρώτη φορά και δεν είχαμε ιδέα τι επρόκειτο να βρούμε. Αποδείχτηκε ότι βρήκαμε κάτι τόσο απρόσμενο που πραγματικά δημιουργεί πρόβλημα για την επιστήμη. Θέτει εν αμφιβόλω την όλη εικόνα του σχηματισμού των πρώτων γαλαξιών. Η πρώτη μου σκέψη ήταν ότι είχαμε κάνει κάποιο λάθος και ότι θα το βρίσκαμε τελικά και θα συνεχίζαμε τη ζωή μας. Όμως ακόμη δεν έχουμε βρει κανένα λάθος, παρά τις τόσες προσπάθειες μας», επεσήμανε ο επικεφαλής ερευνητής.

Οι επιστήμονες θα προσπαθήσουν τώρα να επιβεβαιώσουν τα ευρήματα τους παίρνοντας εικόνες του φάσματος των τεράστιων πρώιμων γαλαξιών, ώστε να έχουν περισσότερα δεδομένα για τις πραγματικές αποστάσεις τους, καθώς και τα αέρια και τα άλλα συστατικά τους. «Μια φασματοσκοπική ανάλυση θα μας πει αμέσως αν αυτά τα πράγματα είναι πραγματικά ή όχι. Θα μας δείξει πόσο μεγάλα είναι και πόσο μακρινά», ανέφερε ο Λέτζα.

Πρόσφατα μια άλλη επιστημονική ομάδα είχε ανακοινώσει ότι βρήκε με τη βοήθεια του James Webb τέσσερις ακόμη πιο πρώιμους γαλαξίες, όταν το σύμπαν είχε ηλικία μόνο 350 εκατομμυρίων ετών. Όμως εκείνοι οι γαλαξίες είχαν αναμενόμενα πολύ μικρότερο μέγεθος σε σχέση με τους πρώιμους γίγαντες που τώρα ανακαλύφθηκαν.

Ο αστεροειδής βρίσκεται στην κύρια ζώνη αστεροειδών μεταξύ Άρη και Δία.

Το ηλιακό μας σύστημα βρίθει από αστεροειδείς διαφόρων μεγεθών. Οι αστρονόμοι γνωρίζουν μέχρι σήμερα πάνω 1,1 εκατομμύρια βραχώδη απομεινάρια των πρώιμων ημερών του ηλιακού μας συστήματος. Ο νέος αστεροειδής είναι ο μικρότερος που έχει βρει έως τώρα από το Webb και ένας από τους μικρότερους που έχουν γενικά ανιχνευθεί στη ζώνη μεταξύ ‘Αρη-Δία. Η ζώνη αυτή σε σχήμα “ντόνατ” περιέχει την πλειονότητα των αστεροειδών.

Η ανακάλυψη έγινε από ομάδα αστρονόμων από τη Γερμανία (Ινστιτούτο Εξωγήινης Φυσικής Μακ Πλανκ), την Ισπανία (πανεπιστήμια Αλικάντε και Βαρκελώνης), την Ιταλία (Κέντρο ESA NEO Coordination) και την Πολωνία (Πανεπιστήμιο Α. Μίκιεβιτς), οι οποίοι έκαναν σχετική δημοσίευση στο περιοδικό αστρονομίας και αστροφυσικής “Astronomy & Astrophysics”. Θα ακολουθήσουν περαιτέρω παρατηρήσεις για να έρθουν στο φως περισσότερα στοιχεία σχετικά με τη φύση και τις ιδιότητες του νέου αστεροειδούς.

Το διοξείδιο του άνθρακα είναι βασικό συστατικό της γήινης ατμόσφαιρας και, μεταξύ άλλων, σχετίζεται με το «φαινόμενο του θερμοκηπίου» και την κλιματική αλλαγή. Η ανίχνευση του διοξειδίου σε μακρινούς εξωπλανήτες, αποτελεί σημαντικό βήμα προόδου για την αναζήτηση κόσμων πιθανώς φιλικών στην ανάπτυξη ζωής.

Οι ερευνητές, οι οποίοι έκαναν σχετική προδημοσίευση, ενώ θα ακολουθήσει κανονική επιστημονική δημοσίευση στο «Nature» την επόμενη εβδομάδα, δήλωσαν ότι «για πρώτη φορά διοξείδιο του άνθρακα ανιχνεύθηκε σαφώς σε έναν πλανήτη εκτός του ηλιακού συστήματος».

Ο WASP-39b κινείται πολύ κοντά στο άστρο του, στο ένα όγδοο της απόστασης Ήλιου-Ερμή, γι’ αυτό ο εξωπλανήτης έχει θερμοκρασία περίπου 900 βαθμών Κελσίου. Λόγω της υψηλής αυτής θερμότητας, η ατμόσφαιρα του εξωπλανήτη διογκώνεται, με αποτέλεσμα ο εξωπλανήτης να είναι κατά περίπου 35% μεγαλύτερος του Δία, του μεγαλύτερου πλανήτη του ηλιακού μας συστήματος.

Οι φωτογραφίες αυτές μας δείχνουν τις ζώνες σύννεφων του γιγάντιου πλανήτη, τη γνωστή μεγάλη ερυθρά κηλίδα του και ακόμη και μερικούς από τους δακτυλίους του.

Στις εικόνες φαίνονται και κάποιοι δορυφόροι, μεταξύ αυτών και η Ευρώπη, ένας από τους λίγους «υποψήφιους» πλανήτες στο ηλιακό μας σύστημα για την ύπαρξη κάποιας μορφής ζωής, καθώς εκτιμάται πως κάτω από την παγωμένη επιφάνειά της βρίσκεται ένας ωκεανός.

Η ομάδα επιστημόνων της NASA παρατήρησε επίσης αρκετούς αστεροειδείς, δοκιμάζοντας την ικανότητα του τηλεσκοπίου να μελετά γρήγορα κινούμενους στόχους, με το διαστημικό τηλεσκόπιο να ανταποκρίνεται εξαιρετικά.

Πρόκειται για μια αποστολή συνεργασίας της Αμερικανικής Διαστημικής Υπηρεσίας (NASA), του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA) και της Καναδικής Διαστημικής Υπηρεσίας.

Η εκτόξευση έγινε με έναν ευρωπαϊκό πύραυλο Arian 5, λίγο μετά το μεσημέρι, από το ευρωπαϊκό διαστημοδρόμιο στο Κουρού της Γαλλικής Γουινέας στη βορειοανατολική Νότια Αμερική. Το κόστους 10 δισεκατομμυρίων δολαρίων τηλεσκόπιο θα τεθεί σε τροχιά γύρω από τον Ήλιο στο δεύτερο σημείο Lagrange ή L2, μένοντας σε περίπου σταθερή απόσταση 1,5 εκατομμυρίων χιλιομέτρων από τη Γη ή περίπου τέσσερις φορές πιο μακριά από τη Σελήνη. Συγκριτικά, το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble – που είχε εκτοξευθεί το 1990 – βρίσκεται στο ένα τρίτο αυτής της απόστασης από τον πλανήτη μας (σχεδόν 550 χιλιόμετρα).

Το James Webb αναμένεται να φτάσει στο σημείο L2 ένα μήνα μετά την εκτόξευσή του. Στη συνέχεια, θα υπάρξει μια περίοδος εγκατάστασης και προσαρμογής που θα διαρκέσει έξι μήνες. Αναμένεται να αρχίσει να συλλέγει δεδομένα και να κάνει τις πρώτες παρατηρήσεις στα μέσα του 2022.

Το τηλεσκόπιο, που κατασκευάστηκε κυρίως από την αμερικανική εταιρεία Northrop Grumman και φέρει το όνομα του επικεφαλής της NASA στη δεκαετία του 1960, είναι πολύ πιο ευαίσθητο από το Hubble και θα “βλέπει” κυρίως στο υπέρυθρο τμήμα του φάσματος, πράγμα που θα του επιτρέπει να παρατηρεί μέσα από τα νέφη σκόνης και αερίων, ενώ το Hubble λειτουργεί κυρίως στο οπτικό και υπεριώδες τμήμα του φάσματος.

Το νέο τηλεσκόπιο, που θα παρέχει βελτιωμένη υπέρυθρη ανάλυση και ευαισθησία σε σχέση με το Hubble, θα χρησιμοποιηθεί σε ένα τεράστιο εύρος ερευνών στους τομείς της αστρονομίας, της αστροφυσικής και της κοσμολογίας, από τη μελέτη της ατμόσφαιρας σχετικά κοντινών εξωπλανητών μέχρι την παρατήρηση των μακρινών πρώτων γαλαξιών.

Το James Webb έχει μάζα 6 τόνους και 6,25 φορές μεγαλύτερη συλλεκτική επιφάνεια, άρα και ευαισθησία, συγκριτικά με το Hubble. Επιπρόσθετα, έχει σημαντικά μεγαλύτερο οπτικό πεδίο, καλύπτοντας 15 φορές μεγαλύτερη περιοχή του ουρανού. Το πρωτεύον κάτοπτρό του αποτελείται από 18 εξαγωνικά τμήματα, που είναι κατασκευασμένα από επιχρυσωμένο βηρύλλιο, τα οποία ξεδιπλώνουν και προσαρμόζονται σχηματίζοντας ένα κάτοπτρο διαμέτρου 6,5 μέτρων. Το μεγαλύτερο εξάρτημα του είναι η ηλιακή ασπίδα πέντε στρωμάτων, που μειώνει την ηλιακή ακτινοβολία που φτάνει στο τηλεσκόπιο κατά ένα εκατομμύριο φορές και είναι η κύρια αιτία του μεγάλου μεγέθους του (20 επί 14 μέτρα).