Hubble-avaruusteleskoopin seuraaja James Webbin avaruusteleskooppi on Kanadan hallituksen tähtitieteen rahoituksen ensisijainen tavoite. Budjettileikkaukset uhkaavat tähtitieteilijöiden mukaan muita hankkeita.
(Kuva: © ESA)
NASA: n James Webbin avaruusteleskooppi, jonka on määrä käynnistää vuonna 2021, koettaa kosmosta paljastamaan maailmankaikkeuden historian Big Bangista muukalaisten planeettojen muodostumiseen ja sen ulkopuolelle. Se keskittyy neljään pääalueeseen: ensimmäinen valo maailmankaikkeudessa, galaksien kokoonpano varhaisessa maailmankaikkeudessa, tähtien ja protoplanetaaristen järjestelmien syntyminen ja planeetat (mukaan lukien elämän alkuperä).
James Webbin avaruusteleskooppi (JWST) laukeaa Ariane 5 -rakettilla Ranskan Guayanalta, sitten kestää 30 päivää lentää miljoona mailia pysyvään kotiinsa: Lagrange-pisteeseen tai painovoimaisesti vakaaseen sijaintiin avaruudessa. Se kiertää L2: n ympärillä, paikalla avaruudessa lähellä Maata, joka sijaitsee vastapäätä aurinkoa. Tämä on ollut suosittu paikka monille muille avaruusteleskoopeille, mukaan lukien Herschelin avaruusteleskooppi ja Planck Space Observatory.
Voimakkaan 8,8 miljardin dollarin avaruusaluksen odotetaan myös ottavan uskomattomia kuvia taivaankappaleista, kuten edeltäjänsä, Hubble-avaruusteleskoopin, tavoin. Tähtitieteilijöiden onneksi Hubble-avaruusteskooppi on edelleen hyvällä terveydellä ja on todennäköistä, että kaksi teleskooppia toimivat yhdessä JWST: n ensimmäisten vuosien ajan. JWST tarkastelee myös eksoplaneetteja, jotka Kepler-avaruusteleskooppi löysi, tai seuraa reaaliaikaisia havaintoja maapalloteleskoopeista.
JWST-tiede
JWST: n tiedevaltuudet jaetaan pääasiassa neljään osa-alueeseen:
- Ensimmäinen valo ja reionisointi: Tämä viittaa maailmankaikkeuden varhaisiin vaiheisiin sen jälkeen, kun Big Bang aloitti maailmankaikkeuden sellaisena kuin me sen tunnemme. Ensimmäisissä vaiheissa suuren räjähdyksen jälkeen maailmankaikkeus oli hiukkasten (kuten elektronien, protonien ja neutronien) meri, ja valo ei ollut näkyvissä ennen kuin maailmankaikkeus jäähtyi tarpeeksi, jotta nämä hiukkaset voisivat alkaa yhdistyä. Toinen asia, jota JWST tutkii, on se, mitä tapahtui ensimmäisten tähtiä muodostettua; tätä aikakautta kutsutaan "reionisaation aikakaudeksi", koska se viittaa siihen, milloin neutraali vety reionisoitiin (tehtiin jälleen sähkövaraukseksi) näiden ensimmäisten tähtiä säteilyttämällä.
- Galaksien kokoonpano: Galakseihin katsominen on hyödyllinen tapa nähdä, kuinka aine on järjestetty jättimittakaavoihin, mikä puolestaan antaa meille vinkkejä maailmankaikkeuden kehityksestä. Spiraali- ja elliptiset galaksit, joita näemme tänään, todella kehittyivät eri muodoista miljardien vuosien ajan, ja yksi JWST: n tavoitteista on katsoa takaisin varhaisimpiin galakseihin ymmärtääksesi paremmin tätä evoluutiota. Tutkijat yrittävät myös selvittää, kuinka meillä on monenlaisia galakseja, jotka ovat nykyään näkyviä, ja miten galaksit nykyään muodostuvat ja kokoontuvat.
- Tähtien ja protoplanetaaristen järjestelmien synty: Eagle Nebulan "Luomispilarit" ovat joitain kuuluisimmista tähtiä synnyttävistä paikoista. Tähdet tulevat olemaan kaasupilvissä, ja tähtien kasvaessa niiden aiheuttama säteilypaine puhaltaa kookoskaasun (jota voidaan käyttää uudelleen muille tähtiille, ellei se ole liian laajalle levinnyt.) Kuitenkin, sitä on vaikea nähdä kaasu. JWST: n infrapunasilmät pystyvät tarkastelemaan lämmönlähteitä, mukaan lukien tähdet, jotka syntyvät näissä kokonissa.
- Planeetat ja elämän alkuperät: Viime vuosikymmenen aikana on löydetty valtava määrä eksoplaneetteja, myös NASAn planeettaa etsivän Kepler-avaruusteleskoopin avulla. JWST: n tehokkaat anturit kykenevät vertaisverkkoon näillä planeetoilla tarkemmin, mukaan lukien (joissain tapauksissa) kuvantamalla niiden ilmapiiri. Ilmakehän ja planeettojen muodostumisolosuhteiden ymmärtäminen voi auttaa tutkijoita paremmin ennustamaan, ovatko tietyt planeetat asutettavissa vai eivät.
Mittarit aluksella
JWST varustetaan neljällä tiedeinstrumentilla.
- Lähi-infrapunakamera (NIRCam): Arizonan yliopiston toimittama infrapunakamera havaitsee läheisten galaktikoiden tähtiä ja Linnunradan tähtiä. Se etsii valoa myös tähdet ja galaksit, jotka muodostuivat maailmankaikkeuden varhaisessa vaiheessa. NIRCam varustetaan koronagrafeilla, jotka voivat estää kirkkaan esineen valon, jolloin himmeämpiä kohteita lähellä tähtiä (kuten planeettoja) voidaan nähdä.
- Lähi-infrapunaspektrografi (NIRSpec): NIRSpec tarkkailee 100 objektia samanaikaisesti etsien ensimmäisiä galakseja, jotka muodostuivat ison räjähdyksen jälkeen. Euroopan avaruusjärjestö tarjosi NIRSpecille NASA: n Goddard-avaruuslentokeskuksen apua.
- Keski-infrapunainstrumentti (MIRI): MIRI tuottaa hämmästyttäviä avaruusvalokuvia kaukaisista taivaankappaleista noudattaen Hubblen astrofotograafiaperinteitä. Laitteeseen kuuluva spektrografia antaa tutkijoille mahdollisuuden kerätä enemmän fyysisiä yksityiskohtia maailmankaikkeuden etäobjekteista. MIRI havaitsee etäiset galaksit, heikot komeetat, jotka muodostavat tähtiä ja esineitä Kuiper-vyöhykkeellä. MIRI: n rakensi Euroopan konsortio yhdessä Euroopan avaruusjärjestön ja NASA: n suihkukäyttölaboratorion kanssa.
- Hieno ohjaustunnistin / lähellä olevaa infrapunakuvaajaa ja rakojen ulkopuolista spektrografia (FGS / NIRISS): Tämä Kanadan avaruusjärjestön rakentama instrumentti on enemmän kuin kaksi instrumenttia yhdessä. FGS-komponentti vastaa JWST: n osoittamisesta tarkalleen oikeaan suuntaan tieteellisten tutkimustensa aikana. NIRISS hakee kosmosta löytääkseen allekirjoituksia maailmankaikkeuden ensimmäisestä valosta ja etsiä ja karakterisoimaan vieraita planeettoja.
Kaukoputki urheilee myös tenniskentän kokoista aurinkosuojaa ja 21,3 jalkaa (6,5 metriä) peiliä - suurin peili, joka on koskaan ajoitettu avaruuteen. Nämä komponentit eivät sovi JWST: tä laukaisevaan rakettiin, joten molemmat aukeutuvat, kun kaukoputki on avaruudessa.
JWST-historia
James Webb mies
JWST on nimetty NASA: n entiselle päällikölle James Webbille. Webb otti vastuun avaruusjärjestöstä vuosina 1961–1968, jääden eläkkeelle vain muutama kuukausi ennen kuin NASA asetti ensimmäisen miehen kuulle.
Vaikka Webbin toimikausi NASAn ylläpitäjänä liittyy läheisimmin Apollo-moon-ohjelmaan, häntä pidetään myös avaruustieteen johtajana. Jopa suurten poliittisten levottomuuksien aikana Webb asetti NASA: n tieteelliset tavoitteet kirjoittaen, että suuren avaruuskaukoputken käynnistämisen tulisi olla avaruusjärjestön keskeinen tavoite. [Katso kuvia JWST: stä, Hubblen seuraajasta]
NASA käynnisti yli 75 avaruustieteen tehtävää Webbin ohjauksessa. Heihin kuuluivat tehtävät, jotka tutkivat aurinkoa, tähtiä ja galakseja sekä avaruutta suoraan maan ilmakehän yläpuolella.
Lisäraportointi: Space.com: n henkilökunnan kirjoittaja Miriam Kramer.
