25 grudnia Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba – w skrócie JWST – został wreszcie wystrzelony w niebo na pokładzie rakiety Ariane 5 z Gujany Francuskiej.
Teleskop jest następcą Hubble’a, który od 1990 roku robi z kosmosu zdjęcia twoich ulubionych galaktyk spiralnych i wybuchowych supernowych.
Zespół JWST z powodzeniem wdrożył swoje początkowe lustro o wysokości 6,4 metra, pozłacane, w całości 8 stycznia, kończąc ostatnią fazę wszystkich głównych rozmieszczeń statków kosmicznych, aby przygotować się do operacji naukowych. Pomyślne wykrycie teleskopu było złożonym arcydziełem inżynierii, ale samo w sobie robi wrażenie.
Jest rozwijany od połowy lat 90. i jest teraz gotowy, aby rozświetlić nasze umysły obrazami galaktyk i gwiazd, których jeszcze nie widzieliśmy, stając się misją astrofizyczną NASA.
Teleskop jest obecnie poddawany testom, a ostatnie wyniki procesu ustawiania zwierciadeł pozwoliły uzyskać jego pierwszy obraz. Jednak prawdziwe prace mają się rozpocząć na początku lata, kiedy mają zostać wykonane pierwsze zdjęcia w podczerwieni.
Możliwości podczerwieni, z których szczyci się JWST, są pierwsze technologicznie – jak dotąd nie osiągane przez żaden teleskop – i wymagają ochrony przed ciepłem za pomocą unikalnej osłony przeciwsłonecznej, jednego z najbardziej intrygujących pod względem estetycznym teleskopów.
Dr Patrick Kavanagh jest naukowcem w Dublin Institute for Advanced Study i pracuje nad głównym czujnikiem podczerwieni teleskopu.
JWST jest przeznaczony do skupiania się przede wszystkim na częstotliwościach podczerwieni. dlaczego?
JWST został zaprojektowany, aby odpowiedzieć na niektóre z największych pytań w astronomii, zwłaszcza te związane z wczesnym Wszechświatem. W tym celu został zoptymalizowany dla podczerwonej części widma elektromagnetycznego – jest to teleskop podczerwony nowej generacji – co pozwoli nam cofnąć się w czasie do pierwszych części wszechświata, pierwszych gwiazd i galaktyk .
Hubble nie był w stanie tego zrobić ze swoim małym lusterkiem o średnicy 2,4 metra. Tak więc JWST zaprojektowano ze znacznie większym lustrem o średnicy 6,5 metra, dla wyższej rozdzielczości i ze specjalnymi detektorami podczerwieni, które pozwolą nam przyjrzeć się pierwszym galaktykom i ewolucji galaktyk w czasie kosmicznym.
Pozwoli nam to również zbadać, jak powstają gwiazdy i, miejmy nadzieję, rzuci trochę światła na niektóre z wielu pytań, na które nie ma odpowiedzi, dotyczących wczesnych etapów powstawania gwiazd. W szczególności jego możliwości w zakresie podczerwieni pozwolą nam zobaczyć obłoki pyłu wokół formujących się gwiazd.
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba po udanym teście dyfuzji swojego zwierciadła głównego w tej samej konfiguracji, która znajduje się obecnie w kosmosie
Dlaczego ma tak wielki krem przeciwsłoneczny?
Cóż, teleskop jest zaprojektowany tak, aby widzieć promienie podczerwone, ale promienie podczerwone to tak naprawdę tylko ciepło. Więc wyobraź sobie, że twój teleskop i detektory byłyby ciepłe z powodu światła słonecznego.
Zakłóci to sygnały, które faktycznie chcesz zobaczyć, co oznacza, że pojawi się coś, co nazywamy szumem. Próbujemy wykryć naprawdę słabe sygnały podczerwone z głębi kosmosu, więc musimy zredukować ten szum, a robimy to za pomocą tego gigantycznego filtra przeciwsłonecznego, który zasadniczo chłodzi detektor.
Robimy to, ustawiając statek kosmiczny tak, aby osłona przeciwsłoneczna była skierowana w stronę słońca. To zajmuje się tym, co nazywamy sygnałami bliskiej podczerwieni. Ale chcemy również przyjrzeć się częstotliwościom średniej podczerwieni.
Dla tych z nas, którzy naprawdę potrzebują dodatkowego chłodzenia – krem przeciwsłoneczny nie wystarczy – dlatego używamy chłodzenia kriogenicznego, które jest w zasadzie elektronicznym systemem chłodzenia, który jest w zasadzie lodówką, aby jeszcze bardziej ją schłodzić.
Co konkretnie robisz?
Obecnie pracuję nad rurociągiem kalibracyjnym dla urządzenia średniej podczerwieni, znanego jako MIRI. Pozwól mi wyjaśnić. Widzisz, nie ma czegoś takiego jak doskonały wykrywacz.
Sam detektor, gdy znajduje się w kosmosie, wprowadza do obrazu pewne artefakty. Dlatego zespół testujący, którego jestem częścią, stara się zrozumieć i opisać te efekty, aby można je było usunąć. Jest to w zasadzie seria kroków korekcyjnych.
Teleskop i jego czujniki są testowane przez lata, zanim zostaną wysłane w kosmos. Komponenty testowane są w chłodniach, przy użyciu źródeł światła, które odwzorowują warunki panujące w kosmosie, czyli w zimnej próżni z niewielkim nasłonecznieniem.
Kiedy MIRI został wysłany do nas w celu integracji z modułem naukowym, przeszedł testy przed podłączeniem go do samego teleskopu. Potem ponownie przeszła przez ten sam proces. To właśnie robimy. Testujemy go w warunkach, które najlepiej odwzorowują jego przyszłe środowisko w kosmosie.
Zdjęcie z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a pokazuje parę oddziałujących galaktyk około 200 milionów lat świetlnych od Ziemi w konstelacji Pegaza. Ten system będzie jedną z pierwszych galaktyk obserwowanych za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba latem 2022 r
Co JWST powie nam o egzoplanetach?
JWST ma na celu przede wszystkim scharakteryzowanie atmosfery egzoplanet. Korzystając z tak zwanej metody tranzytów, w której poziom obserwowanego światła gwiazd zmniejsza się, gdy egzoplaneta mija swoją gwiazdę macierzystą, możemy analizować światło pod kątem tego, jak skutecznie jest ono odbijane lub obserwowane przez egzoplanetę i zasadniczo określać skład jej atmosfera.
Uzupełni to teleskopy poza Układem Słonecznym, takie jak Kepler, które już zakończyły swoją misję, odkrywając ponad 2000 planet. Wiele dzisiejszych teleskopów do egzoplanet to w rzeczywistości poszukiwacze planet, co oznacza, że szukają, znajdują i badają nowe planety.
Z drugiej strony JWST przyjrzy się już znanym planetom, wybierze z ankiet najlepszych kandydatów, wskaże im i wykorzysta swoje zaawansowane narzędzia do obserwacji i analizy ich atmosfery.
W zasadzie JWST powinien być również w stanie szukać sezonowych zmian w atmosferze planet i innych zjawisk atmosferycznych, takich jak chmury, w oparciu o zmiany niektórych właściwości odblaskowych światła.
Jakie niespodzianki może przynieść James Webb?
Jest to absolutnie niemożliwe do przewidzenia. Dokładnie zero szans. To są cuda natury i nauki.
Ogólnie rzecz biorąc, uzyskamy lepsze zrozumienie w różnych dziedzinach. Będziemy mogli wykorzystać notatki do testowania różnych teorii, na przykład.
Teleskop został zaprojektowany, aby odpowiedzieć na pewne konkretne pytania w astrofizyce — projekt ma określone cele — ale to nie znaczy, że nie odpowie na inne pytania, o których nie pomyśleliśmy.
Prawdopodobnie wywoła to więcej pytań o nowe zjawiska, nad którymi będziemy musieli się zastanowić. Nie możesz przewidzieć, co zamierza ujawnić, a to bardzo ekscytujące.
Dr Conor Purcell pisze o nauce, społeczeństwie i kulturze. Można znaleźć na Twitterze Umieść tweeta – Niektóre z jego artykułów w cppurcell.tumblr.com
„Analityk. Nieuleczalny nerd z bekonu. Przedsiębiorca. Oddany pisarz. Wielokrotnie nagradzany alkoholowy ninja. Subtelnie czarujący czytelnik.”
