Teleskop Webba pozwoli zgłębić początki Wszechświata

teleskop Webba

Na początku 2022 roku na orbitę okołoziemską dotarł teleskop JWST (James Webb Space Telescope) znany szerzej jako teleskop Webba. Czym jest oczekiwany od dawna następca Hubble’a?

.Teleskop JWST, którego nazwa pochodzi od Jamesa Webba, drugiego dyrektora NASA, odpowiedzialnego za program Apollo, różni od jego poprzednika w zasadzie wszystkim. Pierwsze, co rzuca się w oczy, to wielkość i konstrukcja zwierciadła. Poprzednik – teleskop Hubble’a – miał jednolite lustro o średnicy 2,4 m. Projektowana wielkość nowego zwierciadła, które miało umożliwić obserwację obiektów oddalonych o 13 miliardów lat świetlnych, wynosiła 6,5 m średnicy. Wymusiło to na konstruktorach zastosowanie modułów. Zwierciadło składa się z 18 mniejszych sześciokątnych elementów z berylu pokrytych złotem, które są zamocowane na 2,5-tonowym stelażu.

Nowy teleskop może rejestrować obiekty od światła czerwonego po średnią podczerwień, czyli w zakresie długości fal od 0,6 do 28,8 mikronów. Jego poprzednik pracował w zakresie od światła ultrafioletowego po podczerwień, co miało zasadniczy wpływ na wygląd i konstrukcję teleskopu.

Photo by Drew Noel

Komputery i elektronika zainstalowana na jego pokładzie pracują w temperaturze pokojowej, czyli około 25 stopni Celsjusza. W związku z tym promieniowanie cieplne wyzwalane przez pracujące urządzenia może znacznie zakłócić obserwacje obiektów o temperaturze niższej niż 950 K. W tym celu komputery odgrodzono 5-warstwową osłoną przeciwsłoneczną o wymiarach 21 na 14 m wykonaną z cienkich warstw pokrytego aluminium kaptonu.

Sercem teleskopu są cztery instrumenty naukowe ISIM (Integrated Science Instrument Module). Pierwszy z nich i najważnieszy to zestaw kamer NIRCam (Near-Infrared Camera) przygotowany na Uniwersytecie Arizony. To właśnie on umożliwi obserwację galaktyk odległych o miliardy lat świetlnych.

Kolejny moduł NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) to wykonany przez Europejską Agencję Kosmiczną spektrograf, który umożliwia uzyskanie 100 widm obiektów jednocześnie z obszaru nieba o wielkości 9 kwadratowych minut łuku.

Składający się z szerokopasmowej kamery i spektrografu MIRI będzie odpowiadać za obserwację kosmosu w średniej podczerwieni. Jest to jedno z urządzeń, które do poprawnego działania potrzebuje schłodzenia do -266 stopni Celsjusza. W tym celu teleskop został wyposażony w specjalną chłodziarkę kriogeniczną.

Za precyzyjne ustawienie urządzeń badawczych odpowiada m.in. FGS (Fine Guidance Sensor), który wraz ze spektrografem NIRISS (Near InfraRed Imager and Slitless Spectrograph) posłuży do obserwacji egzoplanet.

System napędowy teleskopu Webba składa się z dwóch rodzajów silników. Pierwsza para SCAT napędzana hydrazyną i tetratlenkiem diazotu, umożliwia utrzymanie prawidłowego położenia, choćby w momencie korekcji orbity. Drugi rodzaj silników MRE-1, także napędzanych hydrazyną służą zmiany orientacji teleskopu w przestrzeni.

NASA’s Goddard Space Flight Center

Teleskop JWST umożliwi zbadanie pierwszych etapów ewolucji gwiazd i planet, oraz zmierzenie składu chemicznego tych, które są podobne do Ziemi. Pozwoli to naukowcom określić, które z nich mają warunki sprzyjające do powstania życia.  Dzięki detektorom zainstalowanym na pokładzie teleskopu Webba naukowcy będą mogli stwierdzić np. czy na jednej z siedmiu planet podobnych do Ziemi znajduje się woda. Planet tych może być więcej. Na ich odkrycie liczą badacze, bowiem zawsze uruchomienie nowego instrumentu obserwacji kosmosu pozwalało odkryć coś, czego istnienia naukowcy nie byli wcześniej świadomi.

Naukowcy liczą także, że teleskop Webba pozwoli zobaczyć, jak wyglądały pierwsze galaktyki. Najdalszą galaktyką, którą dostrzegł teleskop Hubble’a, była galaktyka GN-z11. Jej wiek jest szacowany na 400 mln lat po Wielkim Wybuchu. Możliwość rejestracji szerszego spektrum promieniowania umożliwi rejestrację obiektów takimi, jakie były 13,6 mld lat temu. Uwzględniając, że wiek wszechświata określa się na 13,7 mld lat, przybliża nas to do poznania jego początków.

Ponadto JWST będzie uczestniczył w badaniach bliższych obiektów, takich jak Mars i być może przybliży nas do odpowiedzi, czy istniały na nim dogodne warunki do życia.

Proces ustawiania zwierciadeł na wybrany obszar nieba oraz schładzania zainstalowanych na nim instrumentów badawczych potrwa kilka miesięcy. Naukowcy liczą, że już w 2022 uda się pobić rekord Hubble’a, którym było odkrycie najstarszej znanej nam galaktyki GN-z11, oddalonej od Ziemi o 32 miliardy lat świetlnych.

Oprac. Mikołaj Czyż
Materiał chroniony prawem autorskim. Dalsze rozpowszechnianie wyłącznie za zgodą wydawcy. 26 stycznia 2022