Meil, inimestel, on universumi mõistmiseks rahuldamatu nälg. Nagu ütles Carl Sagan: "Mõistmine on ekstaas." Kuid Universumi mõistmiseks on vaja paremaid ja paremaid viise selle vaatlemiseks. Ja see tähendab ühte asja: suured, tohutud, tohutud teleskoobid.
Selles sarjas vaatleme kuut maailma üliteleleskoopi:
- Hiiglasliku Magellani teleskoop
- Ülimalt suur teleskoop
- 30-meetrine teleskoop
- Euroopa eriti suur teleskoop
- Suur sünoptilise uuringu teleskoop
- James Webbi kosmoseteleskoop
- Laivälja infrapuna-uuringuteleskoop
James Webbi kosmoseteleskoop “> James Webbi kosmoseteleskoop (JWST või Webb) võib superteleskoopidest kõige innukamalt oodata. Võib-olla sellepärast, et see on oma ehituse teel talunud piinatud teed. Või võib-olla sellepärast, et see erineb teistest superteleskoopidest, kui see on pärast töötamist Maast 1,5 miljoni km (1 miili) kaugusel.
Kui olete jälginud Webbi taga olevat draamat, siis teate, et kulude ületused põhjustasid selle peaaegu tühistamise. See oleks olnud tõeline häbi.
JWST on õlut valmistanud alates 1996. aastast, kuid on tee ääres mõnd põrutust kannatanud. Sellest teest ja selle konarustest on mujal juttu olnud, seega järgneb lühike ümberlõikamine.
JWST esialgsed hinnangud olid 1,6 miljardi dollari suurune hinnalipik ja turuletoomise kuupäev 2011. aastal. Kuid kulud suurenesid ja probleeme oli ka muid. See sundis USA esindajatekoda projekti 2011. aastal tühistama. Kuid samal aastal hiljem pöördus USA kongress tagasi tühistamise poole. Lõpuks jõudis Webi lõplik maksumus 8,8 miljardi dollarini, turuletoomise tähtpäev oli määratud 2018. aasta oktoobriks. See tähendab, et JWST-i esimene tuli saabub palju varem kui teised superteleskoobid.
Webbit nähti Hubble'i kosmoseteleskoobi järeltulijana, mis on töötanud alates 1990. aastast. Kuid Hubble on maapinna orbiidil ja selle esmane peegel on 2,4 meetrit. JWST asub orbiidil LaGrange 2 punktis ja selle esmane peegel on 6,5 meetrit. Hubble jälgib ultraviolettkiirguse, nähtava ja infrapuna lähedal asuvat spektrit, Webb aga pika lainepikkusega (oranžikaspunane) nähtavat valgust läbi lähi-infrapuna ja kesk-infrapuna. Sellel on mõned olulised tagajärjed Webi antud teadusele.
James Webb on üles ehitatud nelja instrumendi ümber:
- Infrapunakaamera (NIRCam)
- Lähis-infrapuna spektrograaf (NIRSpec)
- Keskmine infrapunainstrument (MIRI)
- Peenjuhtimissensor / lähi-infrapunapildi ja piludeta spektrograaf (FGS / NIRISS)
NIRCam on Webbi esmane pildifail. See jälgib kõige varasemate tähtede ja galaktikate teket, tähtede populatsiooni läheduses asuvates galaktikates, Kuiperi vöö esemeid ja noori tähti Linnuteel. NIRCam on varustatud koronagraafidega, mis blokeerivad eredate objektide valgust, et jälgida läheduses olevaid tuhmimaid objekte.
NIRSpec töötab vahemikus 0 kuni 5 mikronit. Selle spektrograaf jagab valguse spektriks. Saadud spekter räägib meile esemete, temperatuuri, massi ja keemilise koostise kohta. NIRSpec jälgib korraga 100 objekti.
MIRI on kaamera ja spektrograaf. See näeb kaugete galaktikate punaseks nihutatud valgust, uusi moodustavaid tähti, Kuiperi vööndis asuvaid objekte ja nõrku komeete. MIRI kaamera pakub lairiba lairibakujutisi, mis asetsevad seal koos hämmastavate piltidega, mille Hubble on meile püsivalt järginud. Spektrograaf pakub füüsilisi üksikasju kaugetest objektidest, mida ta vaatab.
FGS / NIRISSi peene suunaanduri osa annab Webbile kvaliteetsete piltide saamiseks vajaliku täpsuse. NIRISS on spetsialiseeritud instrument, mis töötab kolmel režiimil. Selles uuritakse esimest valguse tuvastamist, eksoplaneedi tuvastamist ja iseloomustamist ning eksoplaneedi transiidi spektroskoopiat.
JWST üleüldine eesmärk koos paljude teiste teleskoopidega on mõista universumit ja meie päritolu. Webb uurib nelja laia teemat:
- Esimene valgus ja reionisatsioon: Universumi algfaasis polnud valgust. Universum oli läbipaistmatu. Lõpuks suutsid footonid jahtudes vabamalt liikuda. Siis, arvatavasti sadu miljoneid aastaid pärast Suurt Pauku, moodustusid esimesed valgusallikad: tähed. Kuid me ei tea, millal või mis tüüpi tähti.
- Kuidas galaktikad kokku saavad: Oleme harjunud nägema vapustavaid pilte kosmoseajakirjas eksisteerivatest suurejoonelistest spiraalgalaktikatest. Kuid galaktikad ei olnud alati sellised. Varased galaktikad olid sageli väikesed ja kohmakad. Kuidas nad kujunesid kujudeks, mida me täna näeme?
- Tähtede ja protoplanetaarsete süsteemide sünd: Webbi innukas silm vaatab otse läbi tolmupilvede, mida Hubble ei näe. Need tolmupilved on seal, kus moodustuvad tähed, ja nende protoplanetaarsed süsteemid. See, mida me seal näeme, räägib meile palju nii meie enda päikesesüsteemi kujunemisest kui ka paljudest muudest küsimustest.
- Planeedid ja elu päritolu: Nüüd teame, et eksoplaneedid on tavalised. Oleme leidnud tuhandeid neist ringi tiirutavat igat tüüpi tähti. Kuid me teame neist endiselt väga vähe, näiteks seda, kui tavaline on atmosfäär ja kas elu ehitusplokid on ühised.
Need kõik on ilmselgelt põnevad teemad. Kuid meie praegusel ajal paistab üks neist teiste seast silma: planeedid ja elu alged.
Hiljutine avastus, milleks on süsteem TRAPPIST 1, on inimesi põnevil sellest, et nad võivad avastada elu mõnes muus päikesesüsteemis. TRAPPIST 1-l on 7 maapealset planeeti ja neist 3 asuvad asustatavas tsoonis. See oli tohutu uudis 2017. aasta veebruaris. Buzz on endiselt käegakatsutav ja inimesed ootavad pikisilmi süsteemi kohta uudiseid. Sealt tuleb JWST.
Üks suur küsimus TRAPPIST-süsteemi ümber on: “Kas planeetidel on atmosfäär?” Webb aitab meil sellele vastata.
JWST-l olev NIRSpec-instrument suudab tuvastada planeetide ümbritseva atmosfääri. Võib-olla veelgi olulisem on see, et ta suudab atmosfääri uurida ja meile nende koostist rääkida. Me saame teada, kas atmosfäärid, kui need on olemas, sisaldavad kasvuhoonegaase. Webb võib tuvastada ka selliseid kemikaale nagu osoon ja metaan, mis on biosignatuurid ja annavad meile teada, kas neil planeetidel võib olla elu.
Võiks öelda, et kui James Webb suudaks tuvastada atmosfääri TRAPPIST 1 planeetidel ja kinnitada seal biosignatuuriga kemikaalide olemasolu, siis on ta oma töö juba teinud. Isegi kui see pärast seda lakkas töötamast. See on ilmselt kaugele tõmmatud. Kuid ikkagi on võimalus olemas.
Teadus, mida JWST pakub, on äärmiselt intrigeeriv. Kuid meid pole veel seal. JWST käivitamine ja selle kasutuselevõtt on endiselt keeruline.
JWST-i esmane peegel on Hubble'ist palju suurem. Selle läbimõõt on 6,5 meetrit, Hubble'i puhul aga 2,4 meetrit. Hubble'i käivitamine polnud probleem, vaatamata sellele, et see oli sama suur kui koolibuss. See paigutati kosmosesüstiku sisse ja Canadarm saatis selle madala orbiidi orbiidile. See ei toimi James Webbi jaoks.
Webb tuleb lasta raketi pardale, et saata see teel L2-sse, mis on selle kodu. Ja selleks, et raketi pardale lasta, peab see mahtuma raketi ninas asuvasse kaubaruumi. See tähendab, et see tuleb kokku panna.
Peegel, mis koosneb 18 segmendist, volditakse raketi sees kolmeks ja avatakse teele L2. Ka antennid ja päikesepatareid peavad lahti kerkima.
Erinevalt Hubbleist peab Webb oma töö tegemiseks olema äärmiselt lahe. Sellel on abiks krüo-jahuti, kuid sellel on ka tohutu päikesevari. See päikesevari on viiest kihist ja väga suur.
Vajame kõiki neid komponente, et Webb saaks oma asja teha. Ja midagi sellist pole varem proovitud.
Webbi lansseerimine on alles 7 kuu pärast. See on tõesti lähedal, arvestades projekti peaaegu tühistamist. Kui teadus töötab, tuleb teha rukkiloopiat.
Kuid me pole veel kohal ja peame enne närvi ajamist käivitama ja juurutama, enne kui saame tõeliselt elevil olla.
