Το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb ξεκινά τη λειτουργία του

Λοιπόν, λειτούργησε. Αυτή η εικόνα «βαθέως πεδίου» δείχνει ότι το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) κάνει αυτό που εστάλη για να κάνει — να λαμβάνει θεαματικές εικόνες του σύμπαντος. Η εικόνα δείχνει το SMACS 0723, ένα σμήνος από συγκριτικά κοντινούς γαλαξίες των οποίων η βαρύτητα δρα για να κάμπτει και να συγκεντρώνει το φως από μακρινούς, πολύ πιο απομακρυσμένους γαλαξίες πίσω τους. Προς το παρόν (γιατί το JWST μόλις ξεκίνησε να λειτουργεί) οι πιο αχνοί από αυτούς γαλαξίες (που βλέπουμε) μέσω «βαρυτικού φακού» είναι τα πιο μακρινά αντικείμενα τα οποία έχουν αντικρύσει ποτέ οι κάτοικοι της Γης.

Διαβάστε επίσης – Διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb: Οι πρώτες εικόνες ανοίγουν νέο κεφάλαιο στην κοσμολογία

Το JWST εκτοξεύτηκε μετά από 11 χρόνια καθυστερήσεων και με κόστος 9,7 δισεκατομμυρίων δολαρίων την ημέρα των Χριστουγέννων του 2021. Ο φουσκωμένος προϋπολογισμός του, ακόμη και όταν μοιράστηκε μεταξύ της NASA και των διαστημικών υπηρεσιών της Ευρώπης και του Καναδά, σχεδόν το οδήγησαν σε ακύρωση. Αλλά ήταν πολύ μεγάλο έργο για να βουλιάξει. Πριν από την εκτόξευση ο Thomas Zurbuchen, επικεφαλής επιστημών της NASA, είπε στον Economist ότι «το τελευταίο πράγμα που θέλουμε να κάνουμε είναι να εξοικονομήσουμε ένα δισεκατομμύριο δολάρια και να αποτύχουμε».

Διαβάστε επίσης: NASA: Οι πρώτες φωτογραφία του πιο ισχυρού τηλεσκοπίου μας φέρνουν πιο κοντά στην «αρχή»

Επτά μήνες από την αρχή της αποστολής, ωστόσο, κάθε πτυχή της εκτόξευσης, της ανάπτυξης και της απόδοσης φαίνεται να έχει πάει σύμφωνα με το σχέδιο, αν όχι καλύτερα. Ως αποτέλεσμα, οι αστρονόμοι έχουν τώρα το πιο ισχυρό εργαλείο που τους έχει δοθεί για να σαρώσουν τον κόσμο με υπέρυθρες συχνότητες φωτός. Αυτό θα τους επιτρέψει να μελετήσουν πολλά πράγματα που προσπάθησαν να εξετάσουν στο παρελθόν – ιδιαίτερα, τον σχηματισμό των αστεριών και των πλανητών, από τα πρώτα χρόνια του σύμπαντος, πριν από περισσότερα από 13 δισεκατομμύρια χρόνια, μέχρι σήμερα.

Ζέστη και σκόνη

Μετά την εκτόξευση του, το JWST έκανε ελιγμούς προς το Lagrange 2 (l2), ένα σημείο στο διάστημα 1,5 εκατ. χλμ από τη Γη. Σε αυτό το σημείο τα βαρυτικά πεδία της Γης και του Ήλιου συνωμοτούν για να δημιουργήσουν ένα πηγάδι βαρύτητας. Το τηλεσκόπιο δεν μένει στο l2 αλλά βρίσκεται σε τροχιά γύρω του. Το l2 επιλέχθηκε εν μέρει λόγω της ικανότητάς του να βοηθά ένα διαστημικό σκάφος με αυτόν τον τρόπο και εν μέρει επειδή η ευθυγράμμιση της Γης και του Ήλιου, όπως φαίνεται από αυτό, σημαίνει ότι το φως και από τη Γη και από τον Ήλιο μπορεί να αποκοπεί από μία μόνο ασπίδα. Δεδομένου ότι τα όργανα ανίχνευσης υπερύθρων πρέπει να διατηρούνται κρύα, η προστασία τους από ξένες πηγές θερμότητας και φωτός είναι σημαντική.

Στο ταξίδι προς το l2 οι χειριστές του τηλεσκοπίου ξεδίπλωσαν τα ηλιακά πάνελ του, μια κεραία για να διευκολύνουν την επικοινωνία με τη Γη, την ασπίδα και τους δύο καθρέφτες που διαμορφώνουν τις εικόνες. Ο ένας είναι παραβολικός πρωτεύων, πλάτους 6,8 μέτρων, συναρμολογημένος από εξαγωνικά στοιχεία κατασκευασμένα από επιχρυσωμένο βηρύλλιο. Αυτός συγκεντρώνει και εστιάζει την εισερχόμενη ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Ο δεύτερος είναι ένας μικρότερος, δευτερεύων καθρέφτης που συγκρατείται μπροστά από τον πρωτεύοντα από τρεις αντηρίδες. Χρησιμοποιώντας σχέδιο που εφευρέθηκε από τον Laurent Cassegrain, έναν Γάλλο αστρονόμο του 17ου αιώνα, αυτός ο δευτερεύων ανακόπτει τη στενή δέσμη από τον πρωτεύοντα και την ανακλά σε τέσσερα όργανα μέσω μιας τρύπας στο κέντρο του πρωτεύοντος.

Αυτά (τα όργανα) είναι το MIRI (για την ανίχνευση υπέρυθρων μεγάλου μήκος κύματος), το NIRCAM και το NIRSPEC (που λαμβάνουν εικόνες και αναλύουν το υπέρυθρο φάσμα) και το FGS/NIRISS (το οποίο μελετά φωτεινούς στόχους όπως κοντινά αστέρια σε τροχιά από εξωπλανήτες). Τα μήκη κύματος που εξετάστηκαν από το MIRI αντιστοιχούν σε αντικείμενα όπως εξωπλανήτες που δεν έχουν εσωτερική πηγή θερμότητας -και θερμότερα αλλά πιο μακρινά σώματα των οποίων το φως έχει βρεθεί στο υπέρυθρο φάσμα λόγω της διαστολής του σύμπαντος.

Το «πιο μακριά» και το «πιο πριν»

Δεδομένου ότι το «πιο μακριά» σημαίνει επίσης και «πιο πολύ πιο πριν» («πιο παλιό») σε κοσμικούς όρους, αυτό θα επιτρέψει (στο τηλεσκόπιο) να εντοπίσει σημάδια της κοσμικής αυγής, τη στιγμή που τα πρώτα αστέρια του σύμπαντος αναφλέχτηκαν. Και, πέρα από αυτά τα δύο πλεονεκτήματα, το υπέρυθρο μεγάλου μήκους κύματος που ανιχνεύει το MIRI διεισδύει στα σύννεφα σκόνης με μεγαλύτερη επιτυχία από το ορατό φως, σκίζοντας έτσι το πέπλο της σκόνης σε αστέρια και πλανήτες που δείχνουν να έχουν ενδιαφέρον.

Η ακρίβεια της εκτόξευσης σήμαινε ότι οι διορθώσεις που χρειάστηκαν στη μέση της διαδρομής για να τεθεί το τηλεσκόπιο σε τροχιά χρησιμοποίησαν λιγότερο καύσιμο από το προβλεπόμενο. Αυτό αφήνει περισσότερα περιθώρια για τις μικρές ρυθμίσεις που απαιτούνται συνεχώς ώστε να παραμείνει το όργανο στην τροχιά που χρειάζεται. Αυτό έχει σημασία δεδομένου ότι αυτός είναι ο κύριος περιορισμός για το πόσο μπορεί να διαρκέσει η αποστολή του. Ο αρχικός στόχος ήταν δέκα χρόνια, αλλά η NASA υπολογίζει τώρα ότι μπορεί να κρατήσει το τηλεσκόπιο στη θέση του για είκοσι. Επιπλέον, και τα τέσσερα όργανα φαίνονται πιο ευαίσθητα από όσο έχουν σχεδιαστεί, και επομένως είναι ικανά να συλλέγουν 10-20% περισσότερα φωτόνια από το αναμενόμενο.

Η παρουσίαση αυτής της εικόνας, μαζί με μερικές ακόμη που θα καταφτάσουν σύντομα, σηματοδοτεί το τέλος της αρχικής λειτουργίας του τηλεσκοπίου, η οποία αποτελεί μια μακρά διαδικασία που προορίζεται για να διασφαλιστεί ότι είναι κατάλληλο για τον σκοπό του. Η διαχείρισή του θα μεταφερθεί τώρα στο Επιστημονικό Ινστιτούτο του Διαστημικού Τηλεσκοπίου (Space Telescope Science Institute) στη Βαλτιμόρη, το οποίο θα έχει το καθήκον να διαθέσει χρόνο σε πρόθυμους αστρονόμους (να χρησιμοποιήσουν το τηλεσκόπιο). Τα καλά νέα είναι ότι οι νέες εκτιμήσεις για τη διάρκεια λειτουργίας του σημαίνουν ότι τελικά θα εκπληρωθούν πολλά περισσότερα τέτοια αιτήματα (ερευνών). Το κακό είναι ότι μπορεί να υπάρξει μεγάλη αναμονή.