Kosmiczne oko pomoże zrozumieć wszechświat

Kosmiczne oko pomoże zrozumieć wszechświat

Dzięki teleskopowi Webba być może znajdziemy elementy składowe życia w innym miejscu we wszechświecie


Prof. Marek Sarna – pracuje w Centrum Astronomicznym im. Mikołaja Kopernika PAN, prezes Polskiego Towarzystwa Astronomicznego


Teleskop Jamesa Webba został wystrzelony z Ziemi z opóźnieniem, ale wydarzyło się to 24 grudnia 2021 r., akurat w Wigilię. Rakieta Ariane opuściła kosmodrom w Gujanie Francuskiej. Na razie udało się wynieść urządzenie w przestrzeń kosmiczną i dokonać dwóch ważnych czynności. Otworzono antenę pozwalającą przesyłać dane na Ziemię i rozpoczął się proces otwierania osłony przeciwsłonecznej wielkości kortu tenisowego, która jest niezbędna do prawidłowego funkcjonowania aparatury pokładowej. Trzeba również rozłożyć zwierciadło odbijające promienie podczerwone, a samo umieszczenie teleskopu w wyznaczonym miejscu na orbicie okołosłonecznej, w tzw. punkcie Lagrange’a L2, potrwa około dwóch miesięcy.


Czy wysłanie w kosmos nowego teleskopu to wielki krok w dziedzinie badań przestrzeni okołoziemskiej?
– Tak, z pewnością. Przedsięwzięcie jest nie tylko ważne, wręcz przełomowe, ale też ogromnie skomplikowane technicznie. Po pomyślnym zakończeniu wszystkich manewrów (osiągnięciu pozycji wokół L2), rozłożeniu części złożonych (baterii słonecznych, osłony termicznej, zwierciadła głównego), przetestowaniu w pierwszych miesiącach wszystkich zespołów i podzespołów naukowych, technicznych oraz informatycznych okaże się, jak pracuje obserwatorium. W przypadku teleskopu Hubble’a, który był poprzednikiem teleskopu Webba, była możliwość dokonania korekty źle wyszlifowanego zwierciadła głównego poprzez zamontowanie korektora przez astronautów. Teleskop Hubble’a był umieszczony w punkcie L1, czyli blisko Ziemi, w odległości ok. 570 km. W przypadku punktu L2 odległość Ziemia-Słońce to ok. 1,5 mln km. W takiej odległości od Ziemi urządzenie zacznie prowadzić badania odległych zakątków kosmosu.

Dlaczego wybrano właśnie ten punkt?
– Punkt L2 znajduje się stale w półcieniu Ziemi, co czyni go dobrym miejscem do prowadzenia obserwacji planet zewnętrznych lub obszaru poza Układem Słonecznym. Na orbitach w pobliżu tego punktu umieszczono m.in. Kosmiczne Obserwatorium Herschela i satelitę Planck. Innym bardzo ważnym czynnikiem, który decydował o wyborze miejsca, właśnie wokół punktu L2, jest fakt, że Ziemia częściowo osłania teleskop przed promieniowaniem słonecznym, a jego ruch zsynchronizowany jest z rocznym ruchem Ziemi wokół Słońca. Zakres widmowy obserwacji teleskopu Webba to podczerwień od 0,6 do 28 mikrometrów. Przy dokonywaniu takich obserwacji z Ziemi zakres ten z powodu absorbcji powłoki atmosfery (para wodna, dwutlenek węgla, metan, ozon) byłby o wiele bardziej ograniczony.

Czego możemy się spodziewać po misji teleskopu Webba, który już otrzymał swój kryptonim JWST?
– Kosmiczny teleskop Jamesa Webba będzie ogromnym krokiem naprzód w dążeniu do zrozumienia wszechświata i naszych ziemskich początków. Będzie badał istotne etapy historii kosmosu: od pierwszych rozbłysków po Wielkim Wybuchu, poprzez formowanie się galaktyk, gwiazd i planet, aż po ewolucję naszego Układu Słonecznego.

Dlaczego do badań użyto promieniowania podczerwonego?
– Generalnie są dwa powody. Badanie wczesnego wszechświata oraz współczesnych „zimnych” obiektów, takich jak planety. Po Wielkim Wybuchu wszechświat był jak gorąca zupa cząstek, tj. protonów, neutronów i elektronów. Nie wiemy dokładnie, jak wyglądało pierwsze światło we wszechświecie, czyli gwiazdy, które połączyły istniejące atomy wodoru i helu, ani kiedy dokładnie uformowały się te pierwsze gwiazdy. Bezprecedensowa czułość JWST na podczerwień pomoże astronomom porównać najsłabsze, a więc najwcześniejsze galaktyki z dzisiejszymi wielkimi spiralnymi i eliptycznymi, pomagając nam zrozumieć, jak galaktyki ewoluują przez miliardy lat. Teleskop Webba będzie w stanie zajrzeć w głąb masywnych obłoków pyłu, gdzie rodzą się gwiazdy i układy planetarne, które są nieprzezroczyste dla światła widzialnego, a zatem obserwacji z powierzchni Ziemi. Pozwoli również dowiedzieć się więcej o atmosferach planet pozasłonecznych, a być może nawet znaleźć elementy składowe życia w innym miejscu we wszechświecie. Oprócz innych układów planetarnych teleskop będzie badał obiekty w naszym własnym Układzie Słonecznym (obiekty pasa Kuipera, obłok Oorta).

Kto płaci za tak kosztowny eksperyment badawczy, który wymiernych korzyści finansowych na razie nie przyniesie?
– Koszt projektu to ok. 10 mld dol., a obsługa obserwatorium na orbicie to w zależności od trwania misji ponad 1 mld dol. Ze względów politycznych, prestiżowych itd. nikt jednak nie ujawnia dokładnych kosztów tego projektu. Trudno je oszacować i z tego względu, że w projekcie uczestniczyło wiele organizacji, zarówno komercyjnych, jak i naukowych. Obsługę misji będzie zapewniać Hubble Space Telescope Institute. Samo wystrzelenie obiektu finansowała Europejska Agencja Kosmiczna (ESA). Natomiast poszczególne urządzenia teleskopu różne agencje: spektrograf bliskiej podczerwieni NIRISS – Kanadyjska Agencja Kosmiczna, system kamer NIRCam – NASA, spektrograf obrazujący NIRSpec – ESA, z kolei urządzenie badawcze wykorzystujące kriokomorę, która obniży temperaturę instrumentu do minus 266 st. C, o nazwie MIRI – wspólnie NASA i ESA.

Naszych czytelników interesowałoby, czy w teleskopie są jakieś polskie podzespoły albo oprogramowania?
– Z tego, co wiem, niestety nie ma.

Czy wyniki będą dostępne dla amatorów astronautyki i miłośników astronomii, np. spod znaku Uranii?
– Wyniki naukowe i techniczne misji będą dostępne dla wszystkich zainteresowanych poprzez publikacje zarówno naukowe, jak i popularne: Astronarium, YouTube itd. Powstaje TVP Nauka, która będzie realizować m.in. programy o astronomii.

Ciekawe, czy obserwatorium odległe od nas o 1,5 mln km będzie można zobaczyć z Ziemi.
– Jeśli już, to przez dobrą lornetkę lub lunetę. Osłona termiczna będzie świecić słonecznym światłem odbitym. Ale nie dokonywałem jeszcze szacunkowych obliczeń z tym związanych.

Mam jeszcze pytanie laika związane z odległościami w kosmosie, których nie liczymy w kilometrach, ale w setkach, milionach czy nawet miliardach lat świetlnych. Najdalszym obiektem zaobserwowanym z Ziemi jest galaktyka GN-z11 oddalona o ok. 32 mld lat świetlnych. Czy teleskop Webba może sprostać takim dystansom?
– Odległość teleskopu od Ziemi nie ma tu nic do rzeczy. Został on umieszczony w punkcie L2, aby korotował (korotacja to mniej więcej tyle, co wspólny, zgodny obrót – przyp. red.) wraz z Ziemią wokół Słońca. Ważne jest docierające do nas promieniowanie podczerwone.

b.tumiłowicz@tygodnikprzeglad.pl

Fot. NASA

Wydanie: 3/2022

Kategorie: Nauka

Napisz komentarz

Odpowiedz na treść artykułu lub innych komentarzy