Telescopul James Webb, un pariu riscant de 10 miliarde dolari care ar putea revoluționa astronomia – În căutarea primelor ”lumini” care s-au aprins la începutul Universului VIDEO

În ziua de Crăciun va fi lansat din Guyana Franceză telescopul spațial James Webb care ar trebui să ajungă la 1,6 milioane km de Terra pentru a începe să facă observații, în speranța de a detecta lumina primelor galaxii care au existat acum mai bine de 13,4 miliarde de ani. În articol puteți citi de ce telescopul a fost atât de greu de construit și de ce suntem în fața unui moment istoric al explorării începutului Universului. James Webb este de mărimea unui teren de tenis și este uimitor de complex, urmând să se deplieze în drumul său către cea mai bună zonă de observație.

Informația pe scurt

• Sună pompos, dar James Webb Space Telescope (JWST) a fost construit și pentru a ne arăta și cum s-au ”aprins” acum peste 13,4 miliarde de ani primele ”lumini”, într-un Univers super-întunecat. Telescopul ne va da mai multe date despre primele licăriri ale ”zorilor” universului, când primele stele și galaxii au început să-l populeze.

• Acum 20 de ani se credea că telescopul James Webb va putea fi lansat în 2011 și că vor fi costuri de 5 miliarde dolari. Până la urmă bugetul necesar a fost dublu, iar termenul de lansare a fost mult depășit din cauza complexității proiectului.

• James Webb Telescope ne poate da informații noi despre galaxiile primordiale, despre exoplanete, despre energia întunecată și despre găurile negre de la începuturile cosmosului.

• A durat atât de mult și fiindcă unele tehnologii au trebuit create special pentru acest telescop, iar altele au fost modificate și adaptate substanțial. Construcția a fost extrem de complexă și vor fi peste 300 de pași care trebuie să meargă bine pentru ca misiunea să fie un succes.

• Pentru că au fost atâtea amânări din cauza problemelor tehnice unii au poreclit telescopul “Just Wait Space Telescope.”, pornind de la inițialele sale. Cea mai recentă amânare a fost comunicată luni seară: telescopul nu se va lansa pe 24 decembrie, ci, cel devreme, în ziua de Crăciun.

• Drumul telescopului către punctul L2 Langrange, cel mai potrivit pentru observații, va fi de 1,6 milioane km și va dura o lună. Dacă totul va merge bine, în vara lui 2022 vom avea primele rezultate științifice.

Un plan vechi și incredibil de complicat

În 1990 a fost lansat telescopul spațial Hubble și încă dinainte de acel moment se vorbea despre un ”Next Generation Space Telescope” care să aibă oglinda de 4 metri diametru (cu 60% peste Hubble) și să vadă în spectru infraroșu. Costul estimat atunci era de un miliard de dolari.

Dan Goldin, cel care conducea NASA în 1996, a decis că un telescop cu oglinda de ”doar” 4 metri nu este suficient de bun și de ambițios și a anunțat într-o întâlnire a American Astronomical Society că telescopul trebuie să aibă o oglindă de 8 metri diametru. Goldin a fost puternic ovaționat, dar era clar că un telescop atât de mare va costa enorm și va fi greu de realizat tehnic și…temporal.

James Webb Telescope are o oglindă de 6,5 metri care nu putea încăpea în racheta Ariane fără să fie pliată, astfel că va trebui să se desfacă în spațiu. Într-un fel, telescopul se va asambla automat, lucru riscant pentru reușita misiunii, fiindcă după lansare nimeni nu poate interveni direct pe telescop.

De ce au crescut atât de mult costurile

”Sunt foarte mulți contractori, sunt foarte complicate echipamentele de bord și instrumentele, iar asta duce, pe de o parte, la creșterea costurilor și la multe amânări. Au venit și amânări din cauza rachetei Ariane 5 care, deși este foarte bună, la începutul anului au apărut la o lansare ceva vibrații prea puternice în treapta a doua și asta a dus la încă o amânare de jumătate de an, până s-au rezolvat problemele”, explică pentru HotNews.ro, Claudiu Tănăselia care este și editor la site-ul parsec.ro..

Interesant este că acum 10 ani în Congresul american au fost voci influente care cereau anularea proiectului.

Un drum plin de momente critice

Lansarea va avea loc la Kourou, în Guyana Franceză, pe 25 decembrie la ora României 14.20, cel devreme, dar pot apărea amânări cauzate de probleme tehnice.

Drumul telescopului către punctul Lagrange situat la 1,5 milioane km este foarte complicat și multe puncte critice trebuie depășite. Cei de la NASA vorbesc despre 344 de astfel de ”“single points of failure” la care nu poate interveni niciun un astronaut și nici vreun robot.

Printre etapele esențiale se numără desfacerea panourilor solare pentru a capta energie de la Soare, iar telescopul trebuie să facă o corecție a traiectoriei de zbor și trebuie să-și desfacă acel uriaș parasolar, în engleză sunshield, ca să protejeze echipamentele din interior. Acest parasolar este numit ”sunshield” în engleza din America de Nord și ”sunscreen” în Regatul Unit și Australia, după modelul ”windshield – windscreen (ambele însemnând parbriz).

Destinația lui Webb este un așa numit punct ”L2 Lagrange”, mai exact o zonă situată la 1,6 milioane km de Terra, o zonă cu proprietăți speciale în care un obiect nu mai are nevoie de propulsie ca să-și mențină poziția, deoarece o serie de forțe se anulează reciproc.

Va mai face o serie de manevre de corecție de-a lungul timpului, iar misiunea lui JWST este limitată la cinci ani, cu posibilitatea de extensie până la zece ani. Acest punct Lagrange L2 va fi pentru noul telescop un ”loc de parcare” relativ stabil de unde să poată face observațiile.

Punctele lui Lagrange poartă numele strălucitului matematician francez Joseph-Louis Lagrange și sunt zone din spațiu în care gravitația Pământului, gravitația Lunii și forțele centrifuge sunt în echilibru. Există cinci puncte Lagrange, de la L1 la L5. Punctele L1, L2 și L3 au fost descoperite de elvețianul Leonhard Euler, iar L4 și L5 de Lagrange.

În acest punct L2 parasolarul telescopului va bloca lumina venită de la Soare, Pământ și Lună, lucru care va ajuta telescopul să rămână la o temperatură scăzută, element esențial pentru un telescop în infraroșu.

Telescopul trebuie să fie extrem de rece, cam pe la -225 grade C, astfel încât căldura proprie să nu anuleze căldura ce este detectată de el în spațiu. De aceea există și parasolarul, ca instrumentul să rămână mereu în întuneric și la temperatura cea mai scăzută.

Astronomii sunt ”cu sufletul la gură” pentru că există prea multe lucruri care pot merge prost și misiunea ar putea fi compromisă dacă nu merge vreunul dintre propulsoare, dacă nu se deschid panourile solare sau dacă nu se face perfect calibrarea.

Ce trebuie să așteptăm de la James Webb – Primele lumini din Univers și descoperiri în domeniul exoplanetelor

”Sunt două obiective mari. Unul este că poate să vadă acolo unde Hubble nu vedea, și anume vede în infraroșu, deci vede mult mai departe în timp și mai aproape de momentul Big Bang-ului și de formarea primelor galaxii și primelor stele. Al doilea lucru ține de faptul că poate să observe direct atmosferele exoplanetelor și poate să vadă ce se află în acea atmosferă, ceea ce până acum nu se putea afla direct”, spune Claudiu Tănăselia.

Cu noul telescop se speră că va fi detectată lumina de la primele galaxii care au apărut în tânărul univers, la doar 400 de milioane de ani de după Big Bang, acum peste 13,4 miliarde de ani. Am putea afla și cum au crescut și s-au dezvoltat primele galaxii.

Cum spun americanii, JWST încearcă să răspundă la întrebarea: ”How did we get from the Big Bang to here?”

Cea mai îndepărtată galaxie fotografiată de Hubble are 13,4 miliarde de ani vechime și se vedea precum o fărâmă de lumină. Se speră că Webb, grație oglinzii uriașe și a capacității de a vedea în infraroșu, va permite vizualizarea mult mai clară a acestei galaxii îndepărtate.

Printre observațiile cele mai așteptate se numără cele din sistemul de planete extrasolare numit Trappist-1, sistem format din șapte planete care orbitează în jurul unei stele de tip pitică roșie, la 40 de ani lumină de noi. Trei dintre planete sunt telurice, au dimensiuni nu foarte diferite de Terra și orbitează în ”zona locuibilă” astfel că nu ar fi exclus să aibă apă pe suprafață. Rămâne de văzut ce va descoperi mega-telescopul.

Folosind capacitatea sa deosebită în spectrul infraroșu, James Webb nu va vedea doar obiecte mai vechi, ci și norii de praf interstelar care absorb lumina stelelor și îi ascund de vederea lui Hubble. Această lumină invizibilă face posibil, prin James Webb, să vedem ceea ce se ascunde în nori și el ne va da indicii privind nașterea stelelor și galaxiilor.

Hubble vs Webb – O comparație nu foarte potrivită

Mereu James Webb a fost comparat cu Hubble care este pe orbita terestră din 1990 și are o oglindă de aproape trei ori mai mică decât James Webb care este de 100 de ori mai puternic. Oglinda lui Hubble are 2,4 metri diametru și acest telescop poate să vadă doar lumina vizibilă și cea în spectru ultraviolet, în timp ce Webb poate vedea și spectru infraroșu.

Hubble orbitează la 547 km deasupra Terrei și a făcut peste 1,5 milioane de fotografii, fiind una dintre cele mai minunate mașinării create de om. Se credea în 1990 că va funcționa 15 ani, dar cu reparațiile făcute s-a ajuns ca și după 30 de ani să mai facă observații extrem de interesante.

”El nu este un continuator al lui Hubble, pentru că nu vede Universul precum Hubble. Hubble îl vede în spectrele vizibil și ultraviolet, Webb vede în infraroșu, deci este cu totul alt tip de telescop. Este pe o altă orbită și NU putem să ajungem la el să-l reparăm dacă se întâmplă ceva la el, cum s-a întâmplat cu Hubble (…) Pe Pământ nu putem contracara efectul atmosferei asupra observațiilor în infraroșu, efectul Soarelui și al radiațiilor. De aceea a fost construit James Webb: să fie departe de atmosfera Pământului, departe de Soare, într-un loc răcoros, unde este ecranat special și are și un lichid de răcire care în timp se consumă”, explică fizicianul Claudiu Tănăselia.

Interesant este că unii au cerut ca numele telescopului să fie schimbat. James Webb este omul care a condus NASA în timpul programului Apollo, dar a fost acuzat de homofobie. Unii spun că ar fi fost normal ca telescopul să poarte numele unui foarte mare om de știință.