NASA:s James Webb rymdteleskop är fortfarande mer än ett år från lanseringen, men Gemini South-teleskopet i Chile har gett astronomerna en glimt av vad det kretsande observatoriet ska leverera.

Med hjälp av en adaptiv optikkamera med bred fält som korrigerar för distorsion från jordens atmosfär, Rice Universitys Patrick Hartigan och Andrea Isella och Dublin City Universitys Turlough Downes använde det 8,1 meter långa teleskopet för att fånga nära-infraröda bilder av Carina-nebulosan med samma upplösning som förväntas av Webb-teleskopet.

Hartigan, Isella och Downes beskriver sitt arbete i en studie som publicerades online den här veckan i Astrofysiska tidskriftsbrev . Deras bilder, samlades över 10 timmar i januari 2018 vid det internationella Gemini Observatory, ett program från National Science Foundations NOIRLab, visa en del av ett molekylärt moln cirka 7, 500 ljusår från jorden. Alla stjärnor, inklusive jordens sol, tros bildas inom molekylära moln.

"Resultaten är fantastiska, ", sa Hartigan. "Vi ser en mängd detaljer som aldrig tidigare observerats längs molnets kant, inklusive en lång serie parallella åsar som kan alstras av ett magnetfält, en anmärkningsvärd nästan perfekt jämn sinusvåg och fragment på toppen som verkar vara i färd med att klippas av molnet av en stark vind."

Bilderna visar ett moln av damm och gas i Carinanebulosan som kallas Västra muren. Molnets yta avdunstar långsamt i det intensiva skenet av strålning från ett närliggande kluster av massiva unga stjärnor. Strålningen får väte att glöda med nära-infrarött ljus, och specialdesignade filter gjorde det möjligt för astronomerna att ta separata bilder av väte på molnets yta och väte som höll på att avdunsta.

Ett extra filter fångade stjärnljus som reflekterades från damm, och genom att kombinera bilderna tillät Hartigan, Isella och Downes för att visualisera hur molnet och klustret interagerar. Hartigan har tidigare observerat Västra muren med andra NOIRLab-teleskop och sagt att det var ett utmärkt val att följa upp med Geminis adaptiva optiksystem.

"Denna region är förmodligen det bästa exemplet på himlen på ett bestrålat gränssnitt, " sa han. "De nya bilderna av det är så mycket skarpare än något vi tidigare har sett. De ger den tydligaste bilden hittills av hur massiva unga stjärnor påverkar sin omgivning och påverkar stjärn- och planetbildningen."

Bilder av stjärnbildande regioner tagna från jorden är vanligtvis suddiga av turbulens i atmosfären. Att placera teleskop i omloppsbana eliminerar det problemet. Och en av Hubble Space Telescopes mest ikoniska fotografier, 1995:s "Pillars of Creation, " fångade storheten hos dammpelare i ett stjärnbildande område. Men bildens skönhet motsäger Hubbles svaghet för att studera molekylära moln.

"Hubble arbetar vid optiska och ultravioletta våglängder som blockeras av damm i stjärnbildande områden som dessa, " sa Hartigan.

Eftersom nära-infrarött ljus penetrerar de yttre lagren av damm i molekylära moln, nära-infraröda kameror som Gemini South Adaptive Optics Imager kan se vad som finns under. Till skillnad från traditionella infraröda kameror, Gemini Souths imager använder "en spegel som ändrar sin form för att korrigera för skimrande i vår atmosfär, ", sa Hartigan. Resultatet:foton med ungefär 10 gånger så hög upplösning som bilder tagna från markbaserade teleskop som inte använder adaptiv optik.

Men atmosfären orsakar mer än suddighet. Vattenånga, koldioxid och andra atmosfäriska gaser absorberar vissa delar av det nära-infraröda spektrumet innan det når marken.

"Många nära-infraröda våglängder kommer bara att vara synliga från ett rymdteleskop som Webb, " Sa Hartigan. "Men för nära-infraröda våglängder som når jordens yta, adaptiv optik kan producera bilder lika skarpa som de som förvärvats från rymden."

Fördelarna med varje teknik bådar gott för studiet av stjärnbildning, han sa.

"Strukturer som Västra muren kommer att bli rika jaktmarker för både Webb och markbaserade teleskop med adaptiv optik som Gemini South, " Sa Hartigan. "Var och en kommer att tränga igenom dammhöljena och avslöja ny information om stjärnornas födelse."