Τι είναι το υπέρθερμο αέριο (Superheated Gas);

Όταν λέμε «αέριο» στο διάστημα, συνήθως εννοούμε νέφη υδρογόνου (λόγω της αφθονίας του). Όταν όμως αυτό το αέριο χτυπηθεί από τους πίδακες (Εικόνα 1) μιας μαύρης τρύπας (οι οποίοι ταξιδεύουν σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός), συμβαίνουν τα εξής:

• Ακραία Θέρμανση: Η ενέργεια της σύγκρουσης είναι τόσο βίαιη που η θερμοκρασία του αερίου ανεβαίνει σε εκατομμύρια βαθμούς.
• Μετατροπή σε Πλάσμα: Σε αυτές τις θερμοκρασίες, τα άτομα του αερίου διαλύονται. Τα ηλεκτρόνια αποσπώνται από τους πυρήνες τους. Αυτή η κατάσταση της ύλης (που δεν είναι πια απλό αέριο, αλλά μια “σούπα” από φορτισμένα σωματίδια) ονομάζεται πλάσμα ή ιονισμένο αέριο.

Γιατί είναι σημαντικό για τα άστρα; Τα νέφη αερίου πρέπει να είναι ψυχρά και πυκνά ώστε να μπορέσει η βαρύτητα να τα συμπιέσει και να ανάψει το νέο αστέρι. Το υπέρθερμο αέριο, όμως, είναι υπερβολικά ενεργητικό και κινείται χαοτικά. Δεν μπορεί να ηρεμήσει και να συμπυκνωθεί. Επομένως, όσο η μαύρη τρύπα κρατάει το αέριο “υπέρθερμο”, ο γαλαξίας δεν μπορεί να γεννήσει νέα αστέρια. Σταδιακά “γερνάει” χωρίς να ανανεώνεται.

Πώς το James Webb βλέπει το «αόρατο»;

Εδώ ακριβώς έγκειται η καινοτομία του James Webb. Το ανθρώπινο μάτι (και τα συμβατικά τηλεσκόπια) βλέπουν το ορατό φως. Ωστόσο, το υπέρθερμο αέριο και η δράση στο κέντρο των γαλαξιών συχνά κρύβονται πίσω από πυκνά πέπλα κοσμικής σκόνης που μπλοκάρουν το ορατό φως.

Το Webb, λειτουργεί ως μια θερμική κάμερα. Οι βασικές του λειτουργίες είναι:

1. Υπέρυθρη Όραση: Βλέπει στο υπέρυθρο φάσμα. Η θερμότητα που εκπέμπει το αέριο λάμπει έντονα στο υπέρυθρο και, το κυριότερο, η υπέρυθρη ακτινοβολία έχει την ιδιότητα να περνάει μέσα από τη σκόνη χωρίς να σταματά. Έτσι, το Webb μπορεί να δει «μέσα» στην καρδιά του γαλαξία, εκεί που άλλα τηλεσκόπια βλέπουν μόνο σκοτάδι.
2. Φασματοσκοπία: Το Webb δεν τραβάει απλώς φωτογραφίες. Χρησιμοποιεί ειδικά όργανα (φασματογράφους) που αναλύουν το φως και αποκαλύπτουν τη χημική σύσταση, την ακριβή θερμοκρασία και την ταχύτητα με την οποία κινείται το αέριο, επιβεβαιώνοντας ότι πρόκειται για υπέρθερμο πλάσμα που εκτοξεύεται βίαια και όχι για ήρεμα νεφελώματα.