Μεταπηδήστε στο περιεχόμενο
Κεντρική Σελίδα » Η νέα εποχή του James Webb Space Telescope

Η νέα εποχή του James Webb Space Telescope

Το James Webb Space Telescope, μετά από χρόνια αναμονής, ξεκίνησε το ταξίδι του στις 25 Δεκεμβρίου 2021. Και λίγους μήνες μετά, μας έδωσε ένα δείγμα του τι έπεται στα χρόνια που έρχονται. Τοποθετήθηκε στο σημείο Lagrange 2, ένα από τα 5 σημεία μηδενικής βαρυτικής δύναμης, σημεία δηλαδή, βαρυτικής ισορροπίας μεταξύ της Γης και του Ήλιου.

Ο προγραμματισμός του τηλεσκοπίου ήταν συγκεκριμένος, και η ομάδα του κατάφερε, όχι μόνο να πετύχει όλους τους στόχους βάσει προγράμματος, αλλά μερικούς από αυτούς πριν την ώρα τους. Από τους προβλεπόμενους 6 μήνες εγκατάστασης και ρυθμίσεων, το τηλεσκόπιο ήταν έτοιμο στις 28 Απριλίου 2022. Τώρα το James Webb Space Telescope είναι έτοιμο για την αποστολή του, η οποία βάσει των πρώτων εκτιμήσεων, θα διαρκέσει 20 χρόνια. Βέβαια, όπως όλες σχεδόν τις διαστημικές αποστολές, είτε πρόκειται για τηλεσκόπια, για διαστημοσυσκευές ή rovers, αν όλα πάνε καλά, η ζωή του τηλεσκοπίου θα επιμηκυνθεί αρκετά. Χαρακτηριστικό παράδειγμα το Hubble Space Telescope, το οποίο ξεκίνησε την αποστολή του το 1990, προβλέποντας 15ετή έρευνα. Το Hubble 32 χρόνια μετά είναι λειτουργικό και αναμένεται να είναι μέχρι τουλάχιστον το 2030.  Στην ίδια λογική, το JWST πρόκειται να προσφέρει πολλά και για πολλά χρόνια.

Τo James Webb Space Telescope έχει ένα κύριο κάτοπτρο, διαμέτρου 6,5 μέτρων και συνολική επιφάνειας 25,4 τμ. Το μεγάλο μέγεθος του κατόπτρου, είναι απαγορευτικό για τη χρήση ενός μονοκόμματου κατόπτρου. Γι αυτό το λόγο, το κύριο κάτοπτρο αποτελείται από 18 κομμάτια. Εκτός του κατόπτρου, το JSWT έχει 4 κύρια όργανα. Το NIRCam, το NIRSpec, το MIRI και το FGS/NIRISS.

James Webb Space Telescope

NIRCam

To NIRCam ή Near Infrared Camera είναι μια κάμερα που “βλέπει” το υπέρυθρο, και ακριβέστερα, από την άκρη του οπτικού στα 0,6 μm μέχρι τα 5 μm. Αποτελείται από 10 αισθητήρες των 4 megapixels. Μεταξύ άλλων, θα χρησιμοποιείται για την ευθυγράμμιση των κατόπτρων, ώστε τα 18 κομμάτια να λειτουργούν ως ένα μεγάλο.

NIRSpec

To NIRSpec ή Near Infrared Spectrometer είναι ένας φασματογράφος 2 αισθητήρων των 4 megapixels. Έχει 3 καταστάσεις λειτουργίας, μια εκ των οποίων θα επιτρέπει την παρατήρηση πολλαπλών αντικειμένων. Μάλιστα ο αριθμός των ταυτόχρονων αντικειμένων που θα μπορεί να αναλύει υπολογίζεται σε εκατοντάδες.

MIRI

To MIRI ή Mid Infrared Instrument είναι ένας αισθητήρας μέσων και μεγάλων κυμάτων του υπέρυθρου, από τα 5 μέχρι τα 27 μm. Πρόκειται για ένα διπλό όργανο, υπέρυθρης κάμερας και φασματογράφου. Η θερμοκρασία του οργάνου αυτού θα πρέπει να διατηρείται αυστηρά κάτω από 6 Kelvin (−267 °C), γι αυτό και χρησιμοποιεί ψύξη με ήλιο.

FGS/NIRISS

To FGS/NIRISS ή Fine Guidance Sensor and Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph είναι ένα επίσης διπλό όργανο καταγραφής και καθοδήγησης. Το FGS χρησιμοποιείται για τον προσανατολισμό του τηλεσκοπίου, αλλά και για λήψη φωτογραφιών, ενώ το NIRISS είναι ένα ακόμη όργανο φασματοσκοπίας, το οποίο «βλέπει» από τα 0,8 μέχρι τα 5 μm. Ενώ η ανάπτυξη και η εγκατάσταση τους είναι κοινή, η χρήση των 2 οργάνων διαφέρει και είναι ανεξάρτητη η μια από την άλλη.

Οι πρώτες φωτογραφίες του James Webb

My God, it’s full of galaxies!

Η πρώτη εντυπωσιακή φωτογραφία από το James Webb Space Telescope, μας δίνει μια πολύ μικρή περιοχή του ουρανού. Η περιοχή, που δεν ξεπερνά σε μέγεθος ένα κόκκο άμμου, όπως την παρατηρούμε από τη Γη, είναι γεμάτη γαλαξίες. Το σμήνος γαλαξιών, γνωστό με το όνομα SMACS 0723, είναι γνωστό από πριν και έχει φωτογραφηθεί και από το Hubble Space Telescope. Όμως, η λεπτομέρεια η οποία αναδεικνύει το JWST είναι πολύ μεγαλύτερη. Η καλύτερη εντύπωση και η ανάδειξη των γαλαξιών στο υπόβαθρο, μας δίνει αυτή την καταπληκτική εικόνα. Πολλοί από τους γαλαξίες έχουν περίεργα σχήματα, όχι γιατί ανήκουν σε κάποιο νέο είδος ανώμαλου γαλαξία. Η βαρυτική έλξη των γαλαξιών που βρίσκονται πιο κοντά σε εμάς, αυτοί που στη φωτογραφία είναι «μπροστά», διαστρεβλώνουν τον χώρο γύρω τους, με αποτέλεσμα οι πιο «πίσω» γαλαξίες να φαίνονται στραβωμένοι.

Το νότιο Δακτυλιοειδές Νεφέλωμα

Το δεύτερο αντικείμενο που παρουσιάστηκε, ήταν το νότιο Δακτυλιοειδές Νεφέλωμα. Είναι ένα πλανητικό νεφέλωμα, το οποίο παρατηρείται από το νότιο ημισφαίριο. Είναι αποτέλεσμα του θανάτου ενός αστέρα, ο οποίος κατέληξε να γίνει λευκός νάνος, στο κέντρο του νεφελώματος. Από τη Γη, μπορεί να φαίνεται ως ένα δαχτυλίδι με πολλά χρώματα και στρώματα, όμως στην πραγματικότητα είναι ένα σφαιροειδές νεφέλωμα από υλικά, τα οποία πριν το τέλος της ζωής του αστέρα, αποτελούσαν τα υλικά των εξωτερικών στρωμάτων του αστεριού ή υλικά τα οποία υπήρχαν γενικότερα σε αυτό το αστρικό σύστημα. Από αυτά τα υλικά, και την ενέργεια που τους έχει προσδώσει ο θάνατος του άστρου, στο μέλλον είναι πιθανό να δημιουργηθούν άλλα, νέα άστρα. Η χρήση διαφορετικών μηκών κυμάτος στο ίδια αντικείμενο, δίνει όχι μόνο διαφορετικά χρώματα (τα οποία έχουν εντυπωθεί για να μπορέσουμε να τα παρατηρήσουμε στο οπτικό φάσμα) αλλά δίνει και διαφορετικές λεπτομέρειες, διαφορετικά χαρακτηριστικά, ανάλογα από πιο σημείο του νεφελώματος και ποιο μήκος κύματος χρησιμοποιείται.

Η Πεντάδα του Στεφάνου

Στη συνέχεια, παρουσιάστηκε μια ακόμη ενδιαφέρουσα περιοχή του σύμπαντος, η οποία είναι γνωστή ως Stephan’s Quintet ή στα ελληνικά, η πεντάδα του Στεφάνου. Πρόκειται για 5 γαλαξίες που βρίσκονται μαζί στο χώρο, και αλληλεπιδρούν. Μάλιστα, 2 από αυτούς βρίσκονται σε προχωρημένη σύγκρουση (οι δυο δεξιά στη μέση), και παρατηρείται επίσης μια περιοχή γέννεσης νέων αστέρων. Μια περιοχή που δεν ήταν ευδιάκριτη πριν το JWST φωτογραφήσει την περιοχή στο υπέρυθρο.

Νεφέλωμα της Τρόπιδος

Το Νεφέλωμα της Τρόπιδος είναι ένα από τα πιο γνωστά και λαμπρά νεφελώματα που μπορούν να παρατηρηθούν από τη Γη. Οι λήψεις του JWST μας έδωσαν μια λεπτομέρεια που δεν είχαμε δει ως σήμερα. Επίσης αποκαλύφθηκαν νέα αστέρια, πολλά από αυτά νέα σε ηλικία, τα οποία τρέφονται με τα περιβάλλοντα νεφελώματα αερίων. Τέλος, αποκαλύφθηκαν και κάποιοι γαλαξίες στο υπόβαθρο.

WASP-96 b

Η φασματοσκοπία είναι η μέθοδος με την οποία, από τότε που ξεκίνησε να χρησιμοποιείται, ξεκλειδώνουμε τα μυστικά των απόμακρων ουράνιων αντικειμένων. Με αυτή τη μέθοδο, μπορούμε να δούμε από τι αποτελείται η ατμόσφαιρα ενός πλανήτη, ή ένα νεφέλωμα ή ένας κομήτης κ.ο.κ. από εδώ, χωρίς να χρειαστεί να ταξιδέψουμε μέχρι το αντικείμενο. Η φασματοσκόπηση του εξωπλανήτη WASP-96 b, ο οποίος βρίσκεται 1150 έτη φωτός μακριά, μας έδειξε ότι η ατμόσφαιρα του αποτελείται από διάφορα συστατικά, μεταξύ αυτών και το νερό. Ο εν λόγω πλανήτης είναι σε μέγεθος περίπου στο μισό του Δία και είναι ένας αέριος γίγαντας. Η παρατήρηση του ήταν εύκολη, διότι διέρχεται μπροστά από το άστρο του κάθε 3,4 μέρες. Διάρκεια που αντιστοιχεί στο αντίστοιχο έτος του πλανήτη αυτού. Η περαιτέρω παρατήρηση του, αλλά και η παρατήρηση άλλων εξωπλανητών με τους φασματογράφους του JWST, θα μας δώσουν μια σαφέστερη εικόνα για την σύσταση των ατμοσφαιρών τους, όσο και για την σύσταση των ίδιων των πλανητών.

Και αν η λεπτομέρεια με την οποία παρατηρεί τα μακρινά αυτά αντικείμενα είναι αξεπέραστη, το JWST δεν υστερεί ούτε σε στόχους του Ηλιακού Συστήματος. Παρακάτω, η εικόνα του Δία, με τους δορυφόρους του, στην οποία γίνεται χρήση 2 φίλτρων για λήψη δεδομένων σε 2 συγκεκριμένα μήκη κύματος (2,12 και 3,23 μm). Η υπερέκθεση των δεδομένων στις 2 συγκεκριμένες φωτογραφίες γίνεται για την καλύτερη αποτύπωση των μικρών δορυφόρων, καθώς και του αμυδρού δακτυλίου του Δία.

Όπως και σε κάθε εξερεύνηση, είναι άγνωστο το πότε θα έχουμε τις πρώτες συνταρακτικές ανακαλύψεις από το JWST. Όμως η μέχρι στιγμής λειτουργία του, δείχνει ότι το όργανο είναι σε τέλεια κατάσταση. Η πρώτη επίδειξη ισχύος του τηλεσκοπίου είναι πραγματικά εκπληκτική. Και αυτό γιατί τα δεδομένα συλλέχθηκαν, επεξεργάστηκαν και παρουσιάστηκαν, μέσα σε 7 ημέρες. Αυτό είναι ένα καλό δείγμα του πόσο ικανό είναι το τηλεσκόπιο, αλλά και πόσο ικανοί είναι οι επιστήμονες που το χειρίζονται. Αν σε μια εβδομάδα, έχουμε αυτές τις καταπληκτικές εικόνες, κανείς δεν ξέρει τα μυστικά που μπορεί να αποκαλυφθούν στα 20 χρόνια που αναμένεται να λειτουργήσει.

Περισσότερες (τεχνικές και μη) λεπτομέρειες για το James Webb Space Telescope, θα βρείτε εδώ.