My ľudia máme neuveriteľný hlad, aby sme pochopili vesmír. Ako povedal Carl Sagan, „Porozumenie je extáza.“ Ale aby sme pochopili vesmír, potrebujeme lepšie a lepšie spôsoby, ako ho pozorovať. A to znamená jednu vec: veľké, obrovské, obrovské teleskopy.
V tejto sérii sa pozrieme na 6 svetových super ďalekohľadov:
- Veľký Magellanov teleskop
- Drvivo veľký ďalekohľad
- 30-metrový ďalekohľad
- Európsky mimoriadne veľký ďalekohľad
- Veľký synoptický prieskumný ďalekohľad
- James Webb Space Telescope
- Širokouhlý infračervený prieskumný ďalekohľad
Vesmírny ďalekohľad Jamesa Webba „> Vesmírny ďalekohľad Jamesa Webba (JWST alebo Webb) sa môže od Super ďalekohľadov najviac očakávať. Možno preto, že na svojej ceste k výstavbe vydržal mučenú cestu. Alebo možno preto, že sa líši od ostatných super ďalekohľadov, čo znamená, že keď je vo vzdialenosti 1,5 milióna km (1 milión míľ) od Zeme, hneď ako začne fungovať.
Ak ste sledovali drámu za webom, budete vedieť, že prekročenie nákladov takmer spôsobilo jeho zrušenie. To by bola skutočná škoda.
JWST sa varí od roku 1996, ale po ceste utrpel nejaké hrbole. Táto cesta a jej hrbole sa diskutovali niekde inde, a preto nasleduje krátke zhrnutie.
Počiatočné odhady pre JWST boli cenovka 1,6 miliardy dolárov a dátum uvedenia na trh v roku 2011. Náklady sa však zvýšili a vyskytli sa ďalšie problémy. To spôsobilo, že Snemovňa reprezentantov v USA sa v roku 2011 presťahovala, aby zrušila projekt. Avšak koncom toho istého roku americký Kongres zrušenie zrušil. Konečné náklady na Webb nakoniec dosiahli 8,8 miliárd dolárov, pričom dátum uvedenia produktu na trh je stanovený na október 2018. To znamená, že prvé svetlo JWST bude oveľa rýchlejšie ako ostatné superteleskopy.
Webb bol predstavený ako nástupca Hubbleovho vesmírneho teleskopu, ktorý funguje od roku 1990. Hubbleov teleskop je však na obežnej dráhe Zeme a má primárne zrkadlo 2,4 metra. JWST bude umiestnený na obežnej dráhe v bode LaGrange 2 a jeho primárne zrkadlo bude 6,5 metra. Hubbleov teleskop pozoruje v blízkom ultrafialovom, viditeľnom a blízkom infračervenom spektre, zatiaľ čo Webb bude pozorovať vo viditeľnom svetle s dlhou vlnovou dĺžkou (oranžovo-červené), cez infračervené svetlo až po stredné infračervené svetlo. To má niektoré dôležité dôsledky pre vedu, ktorú prináša Webb.
James Webb je postavený na štyroch nástrojoch:
- Blízko-infračervená kamera (NIRCam)
- Blízko-infračervený spektrograf (NIRSpec)
- Stredný infračervený prístroj (MIRI)
- Senzor jemného navádzania / zobrazovač blízkej infračervenej oblasti a bezrozmerový spektrograf (FGS / NIRISS)
NIRCam je primárnou kamerou Webb. Bude pozorovať vznik najskorších hviezd a galaxií, populáciu hviezd v blízkych galaxiách, objekty Kuiperovho pásu a mladé hviezdy v Mliečnej dráhe. NIRCam je vybavený koronografmi, ktoré blokujú svetlo od jasných predmetov, aby bolo možné pozorovať objekty v blízkosti stmievačov.
NIRSpec bude pracovať v rozsahu od 0 do 5 mikrónov. Jeho spektrograf rozdelí svetlo na spektrum. Výsledné spektrum nám hovorí o objektoch, teplote, hmotnosti a chemickom zložení. NIRSpec bude pozorovať 100 objektov naraz.
MIRI je kamera a spektrograf. Uvidí červené svetlo vzdialených galaxií, novovytvorené hviezdy, objekty v Kuiperovom páse a slabé kométy. Fotoaparát spoločnosti MIRI bude poskytovať širokopásmové širokopásmové zobrazovanie, ktoré sa tam umiestni s úžasnými obrázkami, ktoré nám Hubble dal stabilne. Spektrograf poskytne fyzikálne podrobnosti o vzdialených objektoch, ktoré bude pozorovať.
Jemný navádzací senzor, ktorý je súčasťou FGS / NIRISS, poskytne Webbu presnosť potrebnú na získanie vysoko kvalitných obrázkov. NIRISS je špecializovaný prístroj pracujúci v troch režimoch. Preskúma prvú detekciu svetla, detekciu a charakterizáciu exoplanet a tranzitnú spektroskopiu exoplanet.
Hlavným cieľom JWST je spolu s mnohými ďalekohľadmi pochopiť vesmír a náš pôvod. Webb bude skúmať štyri široké témy:
- Prvé svetlo a reionizácia: V počiatočných fázach vesmíru nebolo svetlo. Vesmír bol nepriehľadný. Nakoniec, ako sa ochladilo, fotóny boli schopné cestovať slobodnejšie. Asi po stovkách miliónov rokov po Veľkom tresku sa vytvorili prvé svetelné zdroje: hviezdy. Nevieme však kedy a aké typy hviezd.
- Ako sa zostavujú Galaxie: Sme zvyknutí vidieť ohromujúce obrázky veľkých špirálových galaxií, ktoré existujú v časopise Space Magazine. Ale galaxie neboli vždy také. Prvé galaxie boli často malé a nemotorné. Ako sa formovali do tvarov, ktoré vidíme dnes?
- Zrodenie hviezd a protoplanetárnych systémov: Horlivé oko Webb sa bude dívať priamo cez oblaky prachu, ktoré ‘rozsahy, ako Hubble nedokáže vidieť. Tie oblaky prachu sú miestom, kde sa formujú hviezdy a ich protoplanetárne systémy. To, čo tu vidíme, nám veľa povie o vytvorení našej vlastnej slnečnej sústavy, ako aj o osvetlení mnohých ďalších otázok.
- Planéty a pôvod života: Teraz vieme, že exoplanety sú bežné. Našli sme tisíce z nich obiehajúcich všetky typy hviezd. Stále však o nich vieme veľmi málo, napríklad o tom, aké sú bežné atmosféry a či sú bežné stavebné prvky života.
To všetko sú očividne fascinujúce témy. Ale v dnešnej dobe jedna z nich vyniká medzi ostatnými: Planéty a pôvod života.
Nedávny objav systému TRAPPIST 1 prinútil ľudí, aby objavili život v inej slnečnej sústave. TRAPPIST 1 má 7 suchozemských planét a 3 z nich sú v obývateľnej zóne. Bola to obrovská správa vo februári 2017. Zvuky sú stále hmatateľné a ľudia netrpezlivo očakávajú ďalšie správy o systéme. Tu prichádza JWST.
Jednou z veľkých otázok okolo systému TRAPPIST je „Majú planéty atmosféru?“ Webb nám na to môže pomôcť odpovedať.
Prístroj NIRSpec na JWST bude schopný zistiť akúkoľvek atmosféru okolo planét. Možno ešte dôležitejšie bude vedieť skúmať atmosféru a povedať nám o ich zložení. Budeme vedieť, či atmosféra, ak existuje, obsahuje skleníkové plyny. Webb môže tiež zistiť chemikálie ako ozón a metán, ktoré sú biologickými podpismi, a môže nám povedať, či by na týchto planétach mohol byť prítomný život.
Dalo by sa povedať, že ak by James Webb dokázal zachytiť atmosféru na planétach TRAPPIST 1 a potvrdiť existenciu chemikálií biosignatúry tam, už to urobil. Aj keď potom prestal fungovať. To je pravdepodobne pritiahnuté za vlasy. Ale stále existuje možnosť.
Veda, ktorú poskytne JWST, je mimoriadne zaujímavá. Ale ešte tam nie sme. Stále existuje otázka spustenia JWST a jeho zložité nasadenie.
Primárne zrkadlo JWST je oveľa väčšie ako Hubbleovo. Má priemer 6,5 metra oproti Hubbleu 2,4 metra. Hubbleov štart nebol problém, hoci bol taký veľký ako školský autobus. Bola umiestnená vo vnútri raketoplánu a rozmiestnená v Kanade na nízkej obežnej dráhe Zeme. Pre James Webb to nebude fungovať.
Webb musí byť spustený na palube rakety, aby bol poslaný na svoju cestu do L2, to je prípadný domov. A aby mohla byť vypustená na palube svojej rakety, musí zapadnúť do nákladného priestoru v čele rakety. To znamená, že musí byť zložený.
Zrkadlo, ktoré sa skladá z 18 segmentov, je zložené do troch vnútri rakety a rozložené na ceste k L2. Taktiež sa musia rozvinúť antény a solárne články.
Na rozdiel od Hubblov, Webb musí byť veľmi chladný, aby mohol robiť svoju prácu. Má kryochladič, ktorý má pomôcť s tým, ale má tiež obrovský slnečník. Tento slnečník je päť vrstiev a je veľmi veľký.
Potrebujeme všetky tieto komponenty nasadiť pre Webb robiť svoju vec. A nič také nebolo predtým vyskúšané.
Spustenie Webb je vzdialené iba 7 mesiacov. To je naozaj blízko, pretože projekt bol takmer zrušený. Akonáhle to bude fungovať, bude sa robiť vedecké úsilie.
Ale ešte tam nie sme a pred tým, ako sa skutočne nadchneme, musíme prejsť rozbehnutím a nasadením nervov.
