On the occasion of the launch of the Webb Space Telescope: the five most exciting telescope images of the universe

Astronomers rarely use their telescopes just to take pictures. The images in astrophysics are usually created by a process of scientific inference and imagination, the visual expression of which is sometimes an artist's impression of what emerges from the data but there are also some gems that are photographed directly

By: Carol Hewell, Professor of Astrophysics, UK Open University

שיגור טלסקופ החלל ג'יימס ווב שמתחיל בימים אלה את צעדיו הראשוניים בפריסת המערכות בחלל יאפשר לאסטרונומים הזדמנויות חדשות ללא תקדים. זה גם זמן טוב להרהר על מה שהראו לנו הטלסקופים מהדורות הקודמים.

Astronomers rarely use their telescopes just to take pictures. The images in astrophysics are usually created by a process of scientific inference and imagination, the visual expression of which is sometimes an artist's impression of what emerges from the data.

It was not easy to choose just a handful of photos. I limited my selection to images produced by publicly funded telescopes that reveal interesting science. I tried to avoid very popular images that were already widely viewed. The selection below is personal and I'm sure many readers will suggest other choices.

1. The poles of Jupiter

התמונה הראשונה שבחרתי הופקה על ידי משימת ג'ונו של נאס"א, שמקיפה כעת את צדק. התמונה צולמה באוקטובר 2017 כשהחללית הייתה במרחק של 18,906 ק"מ מפסגת העננים של צדק. היא לוכדת מערכת עננים בחצי הכדור הצפוני של הכוכב, והיא המבט הראשון שלנו על הקטבים של צדק (הקוטב הצפוני).

The photographs on which this image is based reveal complex flow patterns, which resemble cyclones in the Earth's atmosphere, and impressive effects caused by the variety of clouds at different heights, which sometimes cast shadows on layers of clouds below.

בחרתי בתמונה הזאת בגלל היופי שלה וגם בגלל ההפתעה שגרמה: החלקים של הכוכב שליד הקוטב הצפוני שלו נראים מאוד שונים מהחלקים הקרובים יותר לקו המשווה שראינו בעבר. באמצעות הסתכלות למטה על הקטבים של צדק, ג'ונו הראתה לנו מבט שונה של כוכב מוכר.

2. The Eagle Nebula

אסטרונומים יכולים להשיג מידע ייחודי על ידי בניית טלסקופים שרגישים לאור של "צבעים" מעבר לאלה שהעיניים שלנו יכולות לראות. קשת הצבעים המוכרת היא רק חלק קטן ממה שהפיזיקאים מכנים הספקטרום האלקטרומגנטי.

מעבר לאדום נמצא האינפרה אדום (א"א), שהאנרגיה שלו פחותה מהאנרגיה של אור נראה. מצלמת א"א יכולה לראות עצמים שהם קרים מכדי שעין האדם תבחין בהם. בחלל, היא גם יכולה לראות דרך אבק, שבלעדיה מערפל לגמרי את שדה הראייה שלנו.

טלסקופ החלל ג'יימס ווב יהיה מצפה הא"א הגדול ביותר ששוגר אי פעם. עד עכשיו מצפה החלל הרשל של סוכנות החלל האירופית היה הגדול ביותר. התמונה הבאה שבחרתי היא מבט של הרשל על היווצרות כוכבים בערפילית הנשר, המכונה גם M16.

A nebula is a cloud of gas in space. The Eagle Nebula is 6,500 light years from Earth, which is pretty close by astronomical standards. This nebula is a place of vigorous star formation.

תקריב של צורה קרוב למרכז התמונה הזאת קיבל את השם "עמודי היצירה". העמודים האלה, שנראים קצת כמו אגודל והאצבע שצמודה לה שמצביעים למעלה וקצת שמאלה, בולטים לתוך חור בענן ענק של גז מולקולרי ואבק. החור נסחף על ידי רוחות שנובעות מכוכבים חדשים ואנרגטיים שנוצרו לאחרונה עמוק יותר בתוך הענן.

3. The center of the galaxy

התמונה הזאת מסתכלת לתוך החלל העמוק יותר אל מרכזה של גלקסיית שביל החלב שלנו. גם כאן השתמשו באור א"א, כשהפעם שילבו נתונים משני טלסקופים של נאס"א, האבל וספיצר.

The bright white area in the lower right of the image is the center of our galaxy. It contains a massive black hole called the A* arc, a cluster of stars and the remains of a massive star that exploded as a supernova about 10,000 years ago.

Other star clusters can also be seen. In the lower left part of the image is the quintet cluster inside a bubble where the stellar winds have removed the local gas and dust. In the upper left is a cluster called the Arcs, so named because of the bright gas arcs that extend above it and out of the picture. These two clusters contain some of the most massive stars known.

4. But 370

On a much larger scale than individual galaxies, the universe is structured as a network of filaments (long connected filaments) of dark matter. Some of the most dramatic looking objects are clusters of galaxies that form at the intersection of filaments.

If we look at nearby galaxy clusters (relatively, of course), we can see dramatic proof that Einstein was right when he claimed that mass warps space. One of the most beautiful examples that reveals this twist of space can be seen in the image of Abel 370 taken by Hubble and published in 2017.

Abel 370 is a cluster of hundreds of galaxies about five billion light years away from us. In the picture you can see elongated arcs of light. These are the magnified and distorted apparitions of much more distant galaxies. The mass of the cluster distorts space-time and bends the light from the more distant objects, magnifying them and in some cases creating multiple beams of the same distant galaxy. This phenomenon is called gravitational distortion, because the distorted space-time acts like an optical lens.

הבבואה המוגדלת הכי בולטת מאלה היא הקשת הבהירה הכי עבה מעל ומשמאל מרכז התמונה. הקשת הזאת שנקראת "הדרקון" כוללת שתי בבואות של אותה גלקסיה רחוקה ובראשה ובזנבה. בבואות חופפות של כמה גלקסיות מרוחקות אחרות מהוות את הקשת של גוף הדרקון.

These gravitationally magnified apparitions are useful to astronomers because the magnification reveals more detail of the distant dwarf object than we would see without it. In this case it is possible to examine in detail the star population of the polluted galaxy.

5. The very deep field of grief

Astronomers were inspired and decided to direct Hubble to an empty piece of sky for a few days to find out what very distant objects can be seen at the edge of the observable universe.

Hubble's very deep field contains close to 10,000 objects, almost all of them very distant galaxies. The light from some of these galaxies has traveled for more than 13 billion years, since the universe was only about half a billion years old.

Some of these objects are among the oldest and most distant objects known. We see here light from ancient stars whose local contemporaries have long since gone out.

The oldest galaxies were formed during the reionization period, when the thin gas in the universe was first bathed in starlight that was able to separate electrons from hydrogen. This is the last major change in the properties of the universe as a whole.

העובדה שבאור יש מידע רב כל כך, המאפשר לנו להרכיב את ההיסטוריה של היקום, מדהימה. השיגור של טלסקופ החלל ג'יימס ווב ייתן לנו תמונות א"א משופרות בהרבה, וללא ספק יעורר שאלות חדשות שיאתגרו דורות עתידיים של מדענים.

For an article in The Conversation

More of the topic in Hayadan:

• Physics beyond Einstein
• Climate change affects astronomical observations
• NASA has revealed images taken by the Hubble Space Telescope; "the sharpest and deepest shot into the depths of the universe
• In 2022, NASA will launch four new space missions to explore the Earth
• Over 1,100 supernovae and 50 near-Earth objects have been discovered through a new survey