Efter decennier av utveckling och många prövningar och frustrationer på vägen har James Webb-teleskopet äntligen börjat leverera vad det kom för. Den 12 juli släppte NASA de första vetenskapliga observationerna som gjorts av den svit av instrument som bärs ombord på uppdraget, vilket markerar vad vi ivrigt förväntar oss kommer att bli början på en ny era inom astronomi.

Efter den nagelbitande uppskjutningen på juldagen följde en serie kritiska utplaceringar för att öppna upp teleskopet och dess solskydd. Om någon av dessa operationer hade misslyckats, skulle James Webb ha varit en oanvändbar katastrof. Men programmet var perfekt genomfört, en process som gick smidigare och mer framgångsrikt än någon av oss hade vågat hoppas, än mindre förväntat.

Detta är inte bara ett bevis på skickligheten hos ingenjörerna, teknikerna och forskarna i projektet. Det belyser också den enorma betydelsen av testprogrammet som genomfördes på jorden för att verifiera procedurerna och som ibland avslöjade problem som behövde åtgärdas innan lanseringen. Även om detta ibland resulterade i schemalagda och kostnadsökningar, har det i slutändan producerat ett perfekt teleskop.

Under juli gick teleskopet från utchecknings- och testfasen till drift, som det fantastiska observatorium det länge har planerats att vara. Vi som varit med på resan och ska jobba med datan kan knappt vänta.

Krispa bilder

De nya "tidiga utgivningsobservationerna", som valts ut av en internationell kommitté av representanter från NASA, ESA (European Space Agency), CSA (Canadian Space Agency) och Space Telescope Science Institute, är en del av ett program som är utformat för att belysa det breda utbudet vetenskap teleskopet kommer att utföra.

Det är väldigt spännande att se de nya bilderna – jag var inte beredd på nivån av skarphet och fina detaljer som kan ses. Det är en fröjd att äntligen ha sådan högkvalitativ data.

Den häpnadsväckande bilden av SMACS 0723, ett kluster av tusentals galaxer, avtäckts av USA:s president Joe Biden släpptes den 11 juli. De massiva förgrundsgalaxgrupperna förstorar och förvränger ljuset från objekt bakom dem, vilket hjälper oss att titta tillbaka i tiden på mycket svaga föremål.

Bilden visar galaxhopen som den såg ut för 4,6 miljarder år sedan. Men mer avlägsna galaxer i bilden (de som verkar sträckta) är cirka 13 miljarder år gamla – och vi har redan mer data om dem än vi har om någon annan forntida galax.

Bilder som denna kommer att hjälpa oss att förstå hur de första stjärnorna och galaxerna bildades. Några av dessa kan vara bland de mest avlägsna objekten som är kända, från början av universum. Bilden är en sammansatt "färg" bild gjord av observationer gjorda vid olika våglängder. Det togs av teleskopets Near-Infrared Camera (NIRCam).

James Webb har också fått en glimt av Stephans kvintett, en grupp av fem galaxer som smälter samman cirka 290 miljoner ljusår bort i stjärnbilden Pegasus. Bilden tyder också på att det finns ett supermassivt svart hål i mitten och visar stjärnor som föds. Uppgifterna kommer att berätta mer om hur galaxer utvecklas och den hastighet med vilken supermassiva svarta hål växer.

Nästa bild visar Carina-nebulosan, som ses på bilden nedan, som är en av de största och ljusaste nebulosorna (moln av damm och gas där stjärnor föds). James Webb kan undersöka djupt inne i damm i det infraröda ljuset, för att avslöja insidan av stjärnkammaren – som vi aldrig har sett förut – för att upptäcka mer om hur stjärnor föds.

Carinanebulosan ligger cirka 7 600 ljusår bort i den södra stjärnbilden Carina. Bilden visar hundratals helt nya stjärnor (varje ljuspunkt är en stjärna), och strålar och bubblor som skapas av dem. Vi kan också se detaljer som vi ännu inte kan förklara.

Nästa, spektakulära bild är av Southern Ring eller "Eight-Burst"-nebulosan, en planetarisk nebulosa, som är ett expanderande gasmoln som omger en döende stjärna, eller i det här fallet två döende stjärnor som kretsar kring varandra. Den är nästan ett halvt ljusår i diameter och ligger cirka 2 000 ljusår bort från jorden.

Det skummande apelsinskalet på bilden är molekylärt väte (en gas som bildas när två väteatomer binder samman), medan det blå mitten är en elektriskt laddad gas. På den högra bilden kan du se de två döende stjärnorna i mitten, vilket ger oss en möjlighet att studera stjärndöden i oöverträffad detalj.

De nya uppgifterna är resultatet av månader av noggranna mätningar och tester för att göra James Webb redo att användas som ett vetenskapligt verktyg efter utplaceringen. De första stegen var att fokusera och rikta in bilderna av vart och ett av spegelsegmenten. Vart och ett av teleskopets vetenskapliga instrument – ​​NIRCam, The Near InfraRed Spectrograph (NIRSpec) och Mid-Infrared Instrument (MIRI) – slogs också på och testades.

Alla dessa instrument, som tittar på djup rymden i olika våglängder, måste kylas ner tillsammans med teleskopet, annars skulle de utstråla bakgrundsvärme som skulle störa de känsliga observationerna av astronomiska objekt. Den sista som slogs på var MIRI, som arbetar vid den lägsta temperaturen, bara sju grader över absoluta nollpunkten, vilket tog flera månader att uppnå.

Storleken på ett teleskop – dess bländare – är nyckeln som avgör den ultimata kvaliteten på bilderna och detaljerna som kan observeras. Större är bättre. Stora teleskop med öppningar upp till tio meter i diameter har konstruerats på marken.

Men atmosfärens störande effekter, som stör ljuset som når teleskopet, gör det svårt att uppnå den ultimata upplösningen. På jorden begränsar även bakgrundsljus från natthimlen teleskopets känslighet, de svagaste föremål vi kan se.

Med sin sex meter långa bländare är James Webb det största teleskopet som någonsin har sänts upp i rymden och från sin utsiktspunkt en miljon mil från jorden, fritt från jordens atmosfär, förväntas det ge de bästa och mest detaljerade vyerna av universum vi har någonsin sett. Det råder ingen tvekan om att det kommer att revolutionera vår förståelse av kosmos, precis som dess föregångare, rymdteleskopet Hubble, en gång gjorde. + Utforska vidare

NASA delar listan över kosmiska mål för Webb-teleskopets första bilder

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.