Tekst źródłowy
TEKSTKosmiczny Teleskop Jamesa Webba
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba: ujrzeć światło pierwszych galaktyk
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) to największe obserwatorium, jakie kiedykolwiek wysłano w przestrzeń kosmiczną. Jest owocem współpracy NASA, Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) oraz Kanadyjskiej Agencji Kosmicznej (ASC). Wystartował 25 grudnia 2021 roku na pokładzie rakiety Ariane 5 z Europejskiego Portu Kosmicznego w Kourou w Gujanie Francuskiej. Jego łączny koszt szacuje się na blisko 10 mld dolarów.
Dlaczego obserwacje w podczerwieni?
Światło z najodleglejszych galaktyk podróżowało przez ponad 13 mld lat. Wraz z rozszerzaniem się Wszechświata jego długość fali uległa rozciągnięciu: światło wyemitowane w zakresie widzialnym dociera do nas dzisiaj w podczerwieni. Podczerwień przenika również przez obłoki pyłu, które przesłaniają narodziny gwiazd i układów planetarnych. Webb prowadzi obserwacje w zakresie od 0,6 do 28,5 mikrometra, czyli od widzialnej czerwieni po średnią podczerwień.
Gigantyczne, składane zwierciadło
Zwierciadło główne ma 6,5 metra średnicy, w porównaniu z 2,4 metra w przypadku Hubble'a. Składa się z 18 sześciokątnych segmentów berylowych pokrytych cienką warstwą złota, która doskonale odbija podczerwień. Powierzchnia zbierająca wynosi około 25 m², czyli ponad pięciokrotnie więcej niż w teleskopie Hubble'a (około 4,5 m²). Zbyt duże, by zmieścić się pod osłoną aerodynamiczną rakiety, zwierciadło zostało złożone niczym origami, a następnie rozłożone w przestrzeni kosmicznej.
Tarcza chroniąca przed Słońcem
Aby wykryć słabe ciepło docierające z wielkich odległości, sam teleskop musi być niezwykle zimny. Pięciowarstwowa osłona przeciwsłoneczna z Kaptonu, wielkości kortu tenisowego (około 21 na 14 metrów), chroni instrumenty przed światłem Słońca, Ziemi i Księżyca. Po zacienionej stronie temperatura spada poniżej 50 kelwinów, czyli do około −223 °C. Instrument MIRI chłodzony jest jeszcze mocniej, do około 7 kelwinów, za pomocą kriochłodziarki.
Daleko od Ziemi, w punkcie L2
Hubble krąży wokół Ziemi na wysokości około 540 kilometrów. Webb natomiast orbituje wokół punktu libracyjnego L2 Lagrange'a, około 1,5 miliona kilometrów od Ziemi, po przeciwnej stronie niż Słońce. W tym miejscu Słońce, Ziemia i Księżyc znajdują się zawsze po tej samej stronie, za osłoną przeciwsłoneczną. Z kolei w przeciwieństwie do Hubble'a nie przewiduje się żadnych misji serwisowych z udziałem astronautów.
Rozłożenie wysokiego ryzyka
Po starcie teleskop musiał rozkładać się samodzielnie przez kilka tygodni: otwarcie osłony przeciwsłonecznej, napięcie jej pięciu warstw, rozłożenie zwierciadła wtórnego, a następnie dwóch skrzydeł zwierciadła głównego. Inżynierowie zidentyfikowali 344 pojedyncze punkty awarii (single points of failure) – czyli etapy, których niepowodzenie zniweczyłoby całą misję. Webb dotarł na swoją orbitę wokół L2 24 stycznia 2022 roku. Następnie potrzeba było kilku miesięcy, aby schłodzić instrumenty i zestroić 18 segmentów tak, by działały jak jedno zwierciadło.
Cztery instrumenty naukowe
- NIRCam – kamera bliskiej podczerwieni, odpowiadająca za większość obrazów.
- NIRSpec – spektrograf zdolny do analizowania światła dziesiątek obiektów jednocześnie.
- MIRI – instrument średniej podczerwieni, będący zarazem kamerą i spektrografem.
- NIRISS – zintegrowany z czujnikiem naprowadzania FGS, który zapewnia niezwykle precyzyjne celowanie teleskopu.
Pierwsze zdjęcia i odkrycia
Pierwsze kolorowe zdjęcia opublikowano 12 lipca 2022 roku; ukazywały one m.in. głębokie pole gromady galaktyk SMACS 0723, Mgławicę Carina, Mgławicę Pierścień Południowy oraz Kwintet Stephana. Od tego czasu Webb zidentyfikował galaktyki istniejące zaledwie kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu i bada atmosfery egzoplanet – wykrył na przykład dwutlenek węgla wokół egzoplanety WASP-39 b.
Hubble i Webb: dwa uzupełniające się teleskopy
Hubble, wystrzelony w 1990 roku, prowadzi obserwacje głównie w ultrafiolecie i świetle widzialnym, z niewielkim udziałem bliskiej podczerwieni. Webb został zoptymalizowany pod kątem podczerwieni. Astronomowie często łączą dane z obu teleskopów: Hubble ukazuje gwiazdy i gorący gaz, a Webb odsłania pył, formujące się gwiazdy oraz najbardziej odległe obiekty.
Niezwykła żywotność
Misję planowano na co najmniej pięć lat, z celem dziesięcioletnim. Dzięki wyjątkowej precyzji startu teleskop zaoszczędził paliwo – NASA szacuje obecnie, że wystarczy go na znacznie ponad dziesięć lat operacji naukowych.
Źródła: NASA, „James Webb Space Telescope” (science.nasa.gov/mission/webb) oraz Europejska Agencja Kosmiczna (esa.int, zakładka Webb).
Przeczytaj cały tekst
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba: ujrzeć światło pierwszych galaktyk
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) to największe obserwatorium, jakie kiedykolwiek wysłano w przestrzeń kosmiczną. Jest owocem współpracy NASA, Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) oraz Kanadyjskiej Agencji Kosmicznej (ASC). Wystartował 25 grudnia 2021 roku na pokładzie rakiety Ariane 5 z Europejskiego Portu Kosmicznego w Kourou w Gujanie Francuskiej. Jego łączny koszt szacuje się na blisko 10 mld dolarów.
Dlaczego obserwacje w podczerwieni?
Światło z najodleglejszych galaktyk podróżowało przez ponad 13 mld lat. Wraz z rozszerzaniem się Wszechświata jego długość fali uległa rozciągnięciu: światło wyemitowane w zakresie widzialnym dociera do nas dzisiaj w podczerwieni. Podczerwień przenika również przez obłoki pyłu, które przesłaniają narodziny gwiazd i układów planetarnych. Webb prowadzi obserwacje w zakresie od 0,6 do 28,5 mikrometra, czyli od widzialnej czerwieni po średnią podczerwień.
Gigantyczne, składane zwierciadło
Zwierciadło główne ma 6,5 metra średnicy, w porównaniu z 2,4 metra w przypadku Hubble'a. Składa się z 18 sześciokątnych segmentów berylowych pokrytych cienką warstwą złota, która doskonale odbija podczerwień. Powierzchnia zbierająca wynosi około 25 m², czyli ponad pięciokrotnie więcej niż w teleskopie Hubble'a (około 4,5 m²). Zbyt duże, by zmieścić się pod osłoną aerodynamiczną rakiety, zwierciadło zostało złożone niczym origami, a następnie rozłożone w przestrzeni kosmicznej.
Tarcza chroniąca przed Słońcem
Aby wykryć słabe ciepło docierające z wielkich odległości, sam teleskop musi być niezwykle zimny. Pięciowarstwowa osłona przeciwsłoneczna z Kaptonu, wielkości kortu tenisowego (około 21 na 14 metrów), chroni instrumenty przed światłem Słońca, Ziemi i Księżyca. Po zacienionej stronie temperatura spada poniżej 50 kelwinów, czyli do około −223 °C. Instrument MIRI chłodzony jest jeszcze mocniej, do około 7 kelwinów, za pomocą kriochłodziarki.
Daleko od Ziemi, w punkcie L2
Hubble krąży wokół Ziemi na wysokości około 540 kilometrów. Webb natomiast orbituje wokół punktu libracyjnego L2 Lagrange'a, około 1,5 miliona kilometrów od Ziemi, po przeciwnej stronie niż Słońce. W tym miejscu Słońce, Ziemia i Księżyc znajdują się zawsze po tej samej stronie, za osłoną przeciwsłoneczną. Z kolei w przeciwieństwie do Hubble'a nie przewiduje się żadnych misji serwisowych z udziałem astronautów.
Rozłożenie wysokiego ryzyka
Po starcie teleskop musiał rozkładać się samodzielnie przez kilka tygodni: otwarcie osłony przeciwsłonecznej, napięcie jej pięciu warstw, rozłożenie zwierciadła wtórnego, a następnie dwóch skrzydeł zwierciadła głównego. Inżynierowie zidentyfikowali 344 pojedyncze punkty awarii (single points of failure) – czyli etapy, których niepowodzenie zniweczyłoby całą misję. Webb dotarł na swoją orbitę wokół L2 24 stycznia 2022 roku. Następnie potrzeba było kilku miesięcy, aby schłodzić instrumenty i zestroić 18 segmentów tak, by działały jak jedno zwierciadło.
Cztery instrumenty naukowe
- NIRCam – kamera bliskiej podczerwieni, odpowiadająca za większość obrazów.
- NIRSpec – spektrograf zdolny do analizowania światła dziesiątek obiektów jednocześnie.
- MIRI – instrument średniej podczerwieni, będący zarazem kamerą i spektrografem.
- NIRISS – zintegrowany z czujnikiem naprowadzania FGS, który zapewnia niezwykle precyzyjne celowanie teleskopu.
Pierwsze zdjęcia i odkrycia
Pierwsze kolorowe zdjęcia opublikowano 12 lipca 2022 roku; ukazywały one m.in. głębokie pole gromady galaktyk SMACS 0723, Mgławicę Carina, Mgławicę Pierścień Południowy oraz Kwintet Stephana. Od tego czasu Webb zidentyfikował galaktyki istniejące zaledwie kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu i bada atmosfery egzoplanet – wykrył na przykład dwutlenek węgla wokół egzoplanety WASP-39 b.
Hubble i Webb: dwa uzupełniające się teleskopy
Hubble, wystrzelony w 1990 roku, prowadzi obserwacje głównie w ultrafiolecie i świetle widzialnym, z niewielkim udziałem bliskiej podczerwieni. Webb został zoptymalizowany pod kątem podczerwieni. Astronomowie często łączą dane z obu teleskopów: Hubble ukazuje gwiazdy i gorący gaz, a Webb odsłania pył, formujące się gwiazdy oraz najbardziej odległe obiekty.
Niezwykła żywotność
Misję planowano na co najmniej pięć lat, z celem dziesięcioletnim. Dzięki wyjątkowej precyzji startu teleskop zaoszczędził paliwo – NASA szacuje obecnie, że wystarczy go na znacznie ponad dziesięć lat operacji naukowych.
Źródła: NASA, „James Webb Space Telescope” (science.nasa.gov/mission/webb) oraz Europejska Agencja Kosmiczna (esa.int, zakładka Webb).
