Τι έρχεται μετά το JWST; Περισσότερα εξαιρετικά τηλεσκόπια είναι καθ' οδόν

Οι πρώτες εικόνες από το JWST έχουν θαμπώσει τον κόσμο, αλλά κάποιος αναζητά πάντα την επόμενη πρόκληση. Ένα ακόμη μεγαλύτερο διαστημικό τηλεσκόπιο θα απαιτήσει σημαντική αναβάθμιση της τρέχουσας ικανότητας εκτόξευσης της ανθρωπότητας. Αντίθετα, μια νέα γενιά γιγαντιαίων τηλεσκοπίων με βάση τη Γη είναι καθ' οδόν, μαζί με μικρότερα διαστημικά τηλεσκόπια βελτιστοποιημένα για συγκεκριμένους σκοπούς. Μερικά από τα υπό κατασκευή όργανα τέρας αναμένεται να αρχίσουν να λειτουργούν σε λίγα μόλις χρόνια και η τεράστια κλίμακα τους είναι δύσκολο να κατανοηθεί.

Μερικές φορές το μέγεθος έχει σημασία

Κατά τους επόμενους τρεις αιώνες μετά το πρώτο αστρονομικό τηλεσκόπιο του Galileo, τα ανοίγματα μεγάλωσαν περισσότερο από 100 φορές, επιτρέποντάς τους να συλλέγουν περισσότερο από 10.000 φορές περισσότερο φως από το αρχικό. Τότε η πρόοδος σταμάτησε.

Από το 1949 έως το 1976 ο μεγαλύτερος τηλεσκοπικός καθρέφτης ανήκε στο τηλεσκόπιο Hale πλάτους 5,1 μέτρων (200 ίντσες), γνωστό ως «Γυάλινος Γίγαντας του Παλομάρ». Μετά τη μερική αστοχία του μεγαλύτερου τηλεσκοπίου BTA-6, πολλοί αστρονόμοι με θλίψη κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι το όριο για τα τηλεσκόπια που λειτουργούσαν στα οπτικά μήκη κύματος είχε επιτευχθεί. Για να δούμε βαθύτερα στο σύμπαν θα έπρεπε να βάλουμε τηλεσκόπια πάνω από την ατμόσφαιρα.

Η ικανότητα χρήσης ενεργών οπτικών για τη λειτουργία μικρότερων τμημάτων καθρέφτη ως ενιαίος καθρέφτης, όπως φαίνεται στα 18 εξαγωνικά τμήματα του JWST, επανεκκίνησε τον αγώνα. Ο σημερινός κάτοχος του ρεκόρ, το Gran Telescopio Canarias, έχει μια περιοχή συλλογής 74 τετραγωνικών μέτρων, περισσότερο από τέσσερις φορές αυτή του Hale (το συνδυασμένο μέγεθος των κατόπτρων του Μεγάλου Διόφθαλμου Τηλεσκοπίου είναι κάπως μεγαλύτερο). Αυτό, ωστόσο, είναι μικρό σε σύγκριση με αυτό που θα ακολουθήσει.

Την επόμενη δεκαετία, τρία γιγάντια όργανα αναμένεται να δουν το πρώτο φως:το Τηλεσκόπιο Γίγαντα Μαγγελάνου (GMT), το Τηλεσκόπιο Τριάντα Μετρών (TMT) και το Εξαιρετικά Μεγάλο Τηλεσκόπιο (ELT). Αυτά θα έχουν συλλεκτικές περιοχές 368, 655 και 978 τετραγωνικών μέτρων αντίστοιχα – στη μεγαλύτερη περίπτωση σχεδόν 30 φορές μεγαλύτερες από το Hale.

Αντίθετα, το JWST έχει χώρο συλλογής 25,4 m. Το να είσαι στο διάστημα είναι ένα τεράστιο πλεονέκτημα, φυσικά, αλλά όχι ένα άπειρο. Ειδικότερα, το ELT αναμένεται να ξεπεράσει ακόμη και τις δυνατότητες του JWST για πολλές εργασίες, όπως ο άμεσος εντοπισμός πλανητών μεγέθους Γης γύρω από κοντινά αστέρια.

Οι καθυστερήσεις δεν αφορούν μόνο τα διαστημικά τηλεσκόπια. Η διαμάχη σχετικά με τη θέση του τηλεσκοπίου TMT στην κορυφή Mauna Kea στη Χαβάη οδήγησε στην αναστολή της κατασκευής. Το GMT και το ELT θα μπορούσαν να δημιουργήσουν δικά τους προβλήματα. Ωστόσο, αναμένεται να δουν το πρώτο φως μεταξύ 2027 και 2029, αν και στην περίπτωση του GMT αυτό θα συμβεί μόνο με τέσσερις από τους πιθανούς επτά καθρέφτες του, καθένας από τους οποίους χρειάζεται αρκετά χρόνια για να κατασκευαστεί.

Μέχρι τότε μπορούμε να περιμένουμε το τηλεσκόπιο Vera Rubin – ελαφρώς μικρότερο από τα μεγαλύτερα υπάρχοντα τηλεσκόπια, αλλά του οποίου το τεράστιο οπτικό πεδίο θα του επιτρέψει να φωτογραφίζει ολόκληρο τον ουρανό στη θέση του κάθε λίγες νύχτες. Το πρώτο φως αναμένεται για το επόμενο έτος, με πλήρη έρευνα το 2024.

Μην ξεχνάτε και το ραδιόφωνο

Τα τηλεσκόπια που λειτουργούν σε μήκη κύματος ραδιοφώνου πρέπει να είναι πολύ μεγαλύτερα από αυτά που συλλέγουν φως που μπορούν να δουν τα δικά μας μάτια, αν και ευτυχώς δεν χρειάζονται τους ίδιους ακριβώς λειασμένους καθρέφτες. Το μεγαλύτερο ραδιοτηλεσκόπιο ενός πιάτου στον κόσμο σήμερα είναι το σφαιρικό ραδιοτηλεσκόπιο πεντακοσίων μέτρων (ΓΡΗΓΟΡΑ). Συστοιχίες ραδιοτηλεσκοπίων, όπως το Very Large Array, συνδυάζουν πολλά πιάτα για να έχουν ακόμη μεγαλύτερες περιοχές συλλογής.

Και εδώ, τα όργανα είναι καθ' οδόν που θα ξεπεράσουν κατά πολύ οτιδήποτε υπάρχει αυτή τη στιγμή. Η Συστοιχία Τετραγωνικών Χιλιόμετρων (SKA) θα αποτελείται από χιλιάδες όργανα στην Αυστραλία και τη Νότια Αφρική των οποίων η συνδυασμένη περιοχή συλλογής είναι στο όνομα.

Ο πυρήνας της Νότιας Αφρικής θα αποτελείται από μεγάλα πιάτα στο Εθνικό Πάρκο Meerkat, ενώ το αντίστοιχο της Αυστραλίας θα χρησιμοποιήσει 130.000 κεραίες χαμηλής συχνότηταςMurchison στη Δυτική Αυστραλία. Προηγούμενα τηλεσκόπια έχουν ήδη κατασκευαστεί και στις δύο θέσεις. Οι τοποθεσίες έχουν επιλεγεί για τη «ραδιοφωνική ησυχία» τους. Με αυτά τα τηλεσκόπια που λειτουργούν σε συχνότητες που περιλαμβάνουν αυτές που χρησιμοποιούνται από το ραδιόφωνο FM, είναι σημαντικό να μην πνίγονται τα σήματα από δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Πρόσθετοι σταθμοί θα είναι διάσπαρτοι σε όλη την Αφρική και την Αυστραλία, καθιστώντας τις συστοιχίες ικανές να λειτουργούν για ορισμένους σκοπούς σαν να ήταν ένα πιάτο σε μέγεθος ηπείρου.

Το SKA θα δοκιμάσει τη γενική σχετικότητα με αδύνατη επί του παρόντος ακρίβεια, θα εξερευνήσει το σύμπαν πριν από τα πρώτα αστέρια, θα χαρτογραφήσει ένα δισεκατομμύριο γαλαξίες και θα προωθήσει την αναζήτηση για τη σκοτεινή ύλη. Θα διερευνήσουν επίσης μια σειρά από ραδιοφωνικές πηγές που ανακαλύφθηκαν πρόσφατα, τις οποίες δεν μπορούμε να εξηγήσουμε και θα μας δώσουν τις καλύτερες πιθανότητες να ανιχνεύσουμε σημάδια εξωγήινων πολιτισμών.

Γέμισμα των θέσεων

Τα μεγάλα τηλεσκόπια είναι ακριβά – οι υπό κατασκευή γίγαντες έχουν προϋπολογισμό δισεκατομμυρίων δολαρίων. μερικά μπορεί τελικά να υπερβούν το κόστος των 10 δισεκατομμυρίων δολαρίων του JWST. Μόλις κατασκευαστούν, οι απαιτήσεις για το χρόνο τους υπερβαίνουν κατά πολύ αυτό που είναι διαθέσιμο. Μια εναλλακτική προσέγγιση είναι η κατασκευή μικρότερων, φθηνότερων τηλεσκοπίων προσεκτικά τελειοποιημένα για να κάνουν αρκετά συγκεκριμένες εργασίες.

Ένα ακραίο παράδειγμα αυτού είναι το τηλεσκόπιο TOLIMAN, το οποίο έχει μόνο μία δουλειά:να ανακαλύψει εάν ο Άλφα Κενταύριος Α ή Β έχει κατοικήσιμους πλανήτες. Όσο άνετα είναι τα πλησιέστερα αστέρια που μοιάζουν με τον Ήλιο, οι πλανήτες που περιστρέφονται γύρω από αυτό το ζευγάρι θα ήταν οι κύριοι στόχοι για την αναζήτηση ζωής, αλλά κανένας δεν έχει επιβεβαιωθεί ακόμη. Ο σχεδιαστής του τηλεσκοπίου είπε στο IFLScience ότι υπήρχε πιθανότητα το όργανο να αποδειχθεί χρήσιμο για μια χούφτα άλλα κοντινά δυαδικά συστήματα, αλλά στην πραγματικότητα, εκτοξεύτηκε για να μελετήσει «μόνο δύο αστέρια». Ωστόσο, θα κοστίσει χιλιάδες φορές λιγότερο από το JWST.

Το τηλεσκόπιο Huntsman, τώρα στη φάση συντονισμού, είναι ακόμα φθηνότερο. Συνδυάζει 10 τηλεφακούς Canon και αναμένεται να ανακαλύψει πλανήτες σε μακρινές τροχιές που ο TESS, ο κυνηγός πλανητών της NASA, έχασε και να απαντήσει σε ερωτήσεις σχετικά με το σχηματισμό γαλαξιών και μεμονωμένων άστρων.

Το τηλεσκόπιο Nancy Grace Roman είναι πολύ πιο ακριβό και φιλόδοξο από αυτά, αλλά εξακολουθεί να είναι σημαντικά μικρότερο και, ελπίζουμε, φθηνότερο, από το JWST. Ωστόσο, το ευρύ οπτικό του πεδίο θα του επιτρέψει να εξερευνήσει μεγάλες περιοχές του ουρανού στο υπέρυθρο πολύ πιο γρήγορα από το JWST, ιδιαίτερα χρήσιμο για την εξερεύνηση της σκοτεινής ενέργειας και τη διεξαγωγή απογραφής εξωπλανητών.

Αυτή τη στιγμή, το JWST εξερευνά το διάστημα όσο τίποτα άλλο δεν έχει κατασκευάσει η ανθρωπότητα, αλλά σύντομα αυτό το πλήθος τηλεσκοπίων, με όλες τις διαφορετικές λειτουργίες τους, θα συμβάλει στην κατανόηση του σύμπαντος όπως ποτέ άλλοτε, και ανυπομονούμε.