Διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb:Πώς λειτουργεί και τι θα δει;

Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb θα απεικονίσει τα ελάχιστα γνωστά μέρη στον Γαλαξία και όχι μόνο. Εδώ είναι μερικά μόνο από τα πράγματα που ελπίζει να δει και την τεχνολογία που θα χρησιμοποιήσει για να τα δει.

• Διαστημικό τηλεσκόπιο Τζέιμς Γουέμπ:Εντός των δοκιμών υψηλού κινδύνου του διαδόχου του Hubble, αξίας 7,2 δισεκατομμυρίων λιρών

JWST:Τα γεγονότα

Πλήρες όνομα: Διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb

Μέγεθος: 21 x 14m (αντηλιακό)

Μάζα εκκίνησης: 6.200 κιλά

Κόστος κατασκευής: $10 δις

Ημερομηνία κυκλοφορίας: 31 Οκτωβρίου 2021

Αναμενόμενες πρώτες εικόνες: 2-3 μήνες μετά την κυκλοφορία

Συνεργάτες: NASA, ESA και Καναδική Διαστημική Υπηρεσία

Διάρκεια αποστολής: 5-10 χρόνια

Τροχία: 1,5 εκατομμύρια χιλιόμετρα από τη Γη

Η τεχνολογία του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb

1:Δευτερεύων καθρέφτης

Αντανακλά το φως από τον πρωτεύοντα καθρέφτη και το εστιάζει στο Integrated Science Instrument Module (ISIM).

2:Κύριος καθρέφτης

18 εξαγωνικά τμήματα, επικαλυμμένα με χρυσό, αιχμαλωτίζουν το φως από μακρινά ουράνια αντικείμενα.

3:Sunshield

Το μέγεθος ενός γηπέδου τένις, προστατεύει το τηλεσκόπιο από πηγές φωτός, όπως ο Ήλιος.

1:ISIM

Το Integrated Science Instrument Module παράγει εικόνες από φως που συλλαμβάνεται από δευτερεύον καθρέφτη.

2:Διαστημικό λεωφορείο

Περιέχει το μεγαλύτερο μέρος του μηχανήματος διεύθυνσης και ελέγχου.

3:Παρακολούθηση αστεριών

Μικρά τηλεσκόπια που παρατηρούν μοτίβα αστεριών για να βοηθήσουν στη στόχευση του τηλεσκοπίου.

4:Κεραία υψηλής απολαβής

Μεταδίδει δεδομένα πίσω στη Γη και λαμβάνει εντολές από το Deep Space Network της NASA.

Τι θα δει το JWST;

Το πρώιμο Σύμπαν

Το JWST θα μπορεί να κοιτάξει πίσω περίπου 200 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, όταν σχηματίστηκαν τα πρώτα αστέρια στο Σύμπαν.

Τα πρώτα αστέρια πιστεύεται ότι ήταν τεράστιοι γίγαντες κατασκευασμένοι από υδρογόνο και ήλιο, των οποίων η σύντομη ζωή έληξε στους σουπερνόβα που δημιούργησαν τα βαρύτερα στοιχεία που ανιχνεύουμε στα νεότερα αστέρια σήμερα. Για να δούμε αυτήν την περίοδο της κοσμικής ιστορίας, χρειαζόμαστε ευαίσθητα υπέρυθρα όργανα για να ανιχνεύσουμε τα αμυδρά ίχνη φωτός που έχουν ταξιδέψει στο χώρο και το χρόνο για να φτάσουν σε εμάς.

Αρχαίοι γαλαξίες

Το JWST θα ανατρέξει επίσης στους πρώτους γαλαξίες στο Σύμπαν για να μάθει περισσότερα για την εξέλιξή τους και γιατί υπάρχει τόση ποικιλία σε αυτούς. Σχεδόν όλοι οι σπειροειδείς και ελλειπτικοί γαλαξίες που βλέπουμε σήμερα έχουν υποστεί τουλάχιστον μία σύγκρουση ή συγχώνευση με έναν άλλο τοπικό γαλαξία.

Ωστόσο, οι παλαιότεροι γαλαξίες φαίνονται εντελώς διαφορετικοί από τους σύγχρονους ομολόγους τους - μικρότεροι, πιο συμπαγείς, λιγότερο δομημένοι. Η εξέταση των γαλαξιών μπορεί επίσης να μας ενημερώσει για τη μακροδομή του Σύμπαντος και τον τρόπο οργάνωσης του σε μεγάλη κλίμακα.

Σκοτεινή ύλη

Η σκοτεινή ύλη θεωρείται ότι παίζει σημαντικό ρόλο στη δομή του Σύμπαντος, αντιπροσωπεύοντας πέντε φορές τη μάζα της κανονικής, βαρυονικής ύλης, όπως άτομα και σωματίδια. Θεωρούμενοι ως το ικρίωμα για το Σύμπαν, μπορούμε να παρατηρήσουμε τη σκοτεινή ύλη μόνο έμμεσα μετρώντας πώς η βαρύτητα της επηρεάζει τα αστέρια και τους γαλαξίες.

Το JWST δεν θα μπορεί να δει τη σκοτεινή ύλη, αλλά θα χρησιμοποιήσει τεχνικές βαρυτικού φακού για να μελετήσει τους πιο μακρινούς γαλαξίες και να εξετάσει την περιστροφή τους για σημάδια ότι η σκοτεινή ύλη παίζει.

Ατμόσφαιρες εξωπλανητών

Το JWST θα βοηθήσει να απαντηθεί το μεγάλο ερώτημα εάν υπάρχει ζωή πέρα ​​από τη Γη, μελετώντας μια ποικιλία εξωπλανητών – πλανητών έξω από το ηλιακό μας σύστημα.

Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει το σύστημα TRAPPIST-1, όπου τρεις από τους επτά πλανήτες του βρίσκονται στην κατοικήσιμη ζώνη και ένας μπορεί να φιλοξενεί υγρό νερό. Το JWST θα παρατηρήσει τον πλανήτη καθώς το φως από το μητρικό του άστρο περνά μέσα από την ατμόσφαιρα του πλανήτη, αποκαλύπτοντας τη χημική του σύνθεση και τα αέρια που υπάρχουν εκεί.

Οι γίγαντες του πάγου μας

Ενώ οι πρωταρχικοί στόχοι της επιστήμης του JWST βρίσκονται περισσότερο στην κοσμολογία και τον σχηματισμό άστρων, θα εξετάσει επίσης πιο προσεκτικά μερικά γνωστά αντικείμενα - τους γίγαντες του πάγου μας, τον Ποσειδώνα και τον Ουρανό.

Το JWST θα χαρτογραφήσει τις ατμοσφαιρικές θερμοκρασίες και τη χημική σύστασή τους για να δει πόσο διαφορετικές είναι – όχι μόνο μεταξύ τους, αλλά και τα αέρια γιγάντια ξαδέρφια τους, τον Δία και τον Κρόνο. Οι γίγαντες του πάγου βρίσκονται τουλάχιστον 30 φορές πιο μακριά από τον Ήλιο από τη Γη και είναι οι λιγότερο κατανοητοί πλανήτες του Ηλιακού μας Συστήματος.

Αντικείμενα του Πλούτωνα και της Ζώνης Κάιπερ

Ο νάνος πλανήτης Πλούτωνας και τα άλλα αντικείμενα της ζώνης Kuiper θα λάβουν επίσης κάποιο χρόνο παρατήρησης.

Το JWST είναι αρκετά ισχυρό για να μελετήσει τέτοια παγωμένα σώματα, συμπεριλαμβανομένων των κομητών, που είναι συχνά παρθένα υπολείμματα από τις ημέρες σχηματισμού πλανητών του Ηλιακού μας Συστήματος και θα μπορούσαν να έχουν ενδείξεις για την προέλευση της Γης. Δεν υπάρχουν προγραμματισμένες αποστολές αφιερωμένες στο εξωτερικό Ηλιακό Σύστημα εδώ και χρόνια, επομένως οι νέες παρατηρήσεις και τα δεδομένα θα παίξουν μεγάλο ρόλο στον σχεδιασμό για μελλοντικές πλανητικές αποστολές.

• Αυτό το άρθρο εμφανίστηκε για πρώτη φορά στο τεύχος 362 του BBC Science Focus Magazine – μάθετε πώς να εγγραφείτε εδώ