Po wielu perypetiach i przesunięciach terminu startu, 25 grudnia 2021 roku Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba został w końcu wyniesiony na orbitę. Za około pół roku rozpoczną się pierwsze obserwacje. Powszechnie uważa się, że może on dać odpowiedzi na najbardziej nurtujące pytania o wszechświecie, a także odkryć rzeczy, o których nikt nawet jeszcze nie pomyślał. Naukowcy mają nadzieję, że teleskop dostarczy im materiału na całe dekady badań.
Opracowywany od ponad ćwierćwiecza Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (James Webb Space Telescope, JWST) to następca słynnego teleskopu Hubble’a. Ma otworzyć przed naukowcami nieznane dotąd zakamarki wszechświata. Kosztujący ponad 10 mld dolarów projekt napotkał na swojej drodze wielkie przeszkody i wieloletnie opóźnienia, lecz jest czymś, na co czekało całe pokolenie naukowców.
Dr Michael Rutkowski, astrofizyk z Uniwersytetu Stanowego Minnesoty, powiedział, że „prace nad nim trwały właściwie całe moje życie. Całe środowisko astronomiczne oczekuje tego z napięciem. Wszyscy są nerwowi, spekulują, czy – tak jak w opowieści dla dzieci – Grinch razem ze świętami ukradnie teleskop? Czy ten teleskop jest przeklęty? Wszyscy, z którymi rozmawiam, są tym bardzo przejęci”. Naukowiec i jego zespół będą jednymi z pierwszych, którzy skorzystają z obserwacji za pomocą nowego teleskopu.
Dlaczego właściwie Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba jest takim przełomem?
Skąd ekscytacja naukowców? Jak tłumaczy Scott Friedman, główny naukowiec Space Telescope Science Institute odpowiedzialny za rozruch urządzenia, pozwoli on na znacznie dalsze i dokładniejsze zbadanie wszechświata niż funkcjonujący od ponad 30 lat teleskop Hubble’a. To zasługa m.in. mierzącego 6,5 metrów głównego lustra złożonego z pokrytych złotem berylowych sześciokątnych paneli oraz zdolności do obserwacji w podczerwieni.
Friedman powiedział, że „Hubble ukazał nam nowe rzeczy na temat naszego wszechświata, pozwolił nam zmierzyć je znacznie dokładniej, ale też odkrył rzeczy, których nikt się nie spodziewał, takie jak pomiary atmosfery innych planet orbitujących wokół odległych gwiazd, właściwości ciemnej energii, o których nie mieliśmy pojęcia. Jeśli chodzi o JWST, w pełni spodziewamy się, że zobaczymy dzięki niemu rzeczy, o których nikt wcześniej nawet nie myślał”.
Dzięki obserwacji w podczerwieni, teleskop Webba będzie w stanie zajrzeć znacznie dalej w głąb początków wszechświata i jednych z pierwszych gwiazd i galaktyk, w momencie, kiedy wciąż się tworzyły, około 200 mln lat po Wielkim Wybuchu. Pozwoli to w lepszy sposób zrozumieć ewolucję wszechświata, a także na przykład – proces tworzenia się gwiazd. To temat, którym także zajmowaliśmy się na łamach naszego bloga. Polecamy lekturę naszych tekstów, na przykład „W końcu wiemy, kiedy pojawiły się pierwsze gwiazdy we wszechświecie”.
Ale to tylko jedna z rzeczy, które ekscytują naukowców. Kolejną jest możliwość dokładniejszego zbadania atmosfer egzoplanet, czyli planet znajdujących poza Układem Słonecznym – przede wszystkim pod kątem potencjału do istnienia tam życia. Dr Rutkowski powiedział, że „nigdy nie zobaczymy obcych bezpośrednio, ale będziemy mogli stwierdzić z dużą pewnością, że dana planeta ma skrajnie korzystne warunki dla życia. Teleskop Webba stwarza tu duże możliwości do takich odkryć. Na przykład mając do czynienia ze skalistą planetą, która ma w atmosferze tlen i ozon, będziemy mogli sprawdzić, czy poziom tych gazów się zmienia. Ozon szybko się rozkłada w bliskości gorących gwiazd, więc jeśli jego poziom się odnawia, to skąd to się bierze? Potencjalnie z życia w oceanach, z planktonu lub innych stworzeń. To jest przykład tego, co będziemy mogli zrobić”.
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba wyjaśni największe zagadki wszechświata
Teleskop pozwoli też lepiej zrozumieć jedne z najbardziej zagadkowych koncepcji w nauce. Mowa tutaj m.in. o tzw. ciemnej materii – hipotetycznej, „niewidzialnej” materii, która ma stanowić większość masy wszechświata, a także ciemnej energii, która według naukowców odpowiada za przyspieszające tempo rozszerzania się wszechświata. Jak stwierdza Rutkowski, możliwe będzie również na przykład wydedukowanie „geometrycznego kształtu wszechświata”.
Jak mówi Friedman, popyt wśród naukowców na użycie teleskopu do prowadzenia własnych obserwacji jest olbrzymi i czterokrotnie przewyższa czas dostępny na badania. Ten wynosi 5 lat – na tyle bowiem gwarantowane jest działanie urządzenia – m.in. ze względu na ograniczony zapas paliwa. Niewykluczone jednak, że będzie on mógł funkcjonować dłużej. Teleskop Hubble’a miał pierwotnie służyć tylko przez 15 lat, a funkcjonuje już ponad 30. Ale w przeciwieństwie do znajdującego się na bliskiej orbicie Hubble’a, Webb będzie znajdować się w tzw. punkcie libracyjnym L2, ponad 1,5 mln kilometrów od Ziemi. A to wyklucza bieżące naprawy. Friedman podkreśla, że „w tej chwili trwają prace nad harmonogramem tych badań. Nie chcemy zmarnować ani sekundy”.
Zarówno Friedman, jak i Rutkowski będą jednymi z pierwszych, którzy skorzystają z obserwacji dokonywanych przez nowy teleskop. Będzie tak dlatego, że około połowa czasu w pierwszym roku badań zarezerwowana jest dla zespołów naukowców, którzy przyczynili się do powstania teleskopu i jego instrumentów. Friedman zamierza poświęcić swój czas na zbadanie jednej z galaktyk – nazwanej ESO-137. Jest ona „wciągana” przez gromadę innych galaktyk, które w trakcie tego procesu „wysysają” z niej gaz. Zespół Rutkowskiego z kolei chce przyjrzeć się charakterystyce gwiezdnego pyłu we wczesnych galaktykach i jego wpływowi na obecne w całym wszechświecie zjawisko jonizacji atomów.
Rutkowski powiedział, że „korzystanie z danych z tego teleskopu będzie jak picie z hydrantu. Zostaniemy wręcz zalani i przytłoczeni danymi i obrazami. Już teraz wiem, że prawdopodobnie przez całą resztę mojej kariery będę korzystał z informacji zdobytych przez Webba”.
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba rozpocznie obserwacje za pół roku
Nad wszystkimi tymi planami ciąży jednak wielki znak zapytania: czy teleskop uda się prawidłowo umieścić na swoim miejscu, czy uda się rozłożyć lustro i wszystkie jego mechanizmy. Według NASA, misja jest najbardziej skomplikowaną technicznie operacją w historii agencji, mającą ponad trzysta elementów, których usterka może pogrzebać powodzenie całej misji.
Jak mówi Friedman, o tym, czy misja zakończy się sukcesem zdecydują przede wszystkim pierwsze dwa tygodnie, podczas których teleskop – złożony podczas startu, by mógł zmieścić się do rakiety Ariane 5 – rozłoży wszystkie swoje komponenty. Ale nawet przy pełnym sukcesie potrzebne będzie aż sześć miesięcy, by teleskop mógł zacząć w pełni działać.
Friedman powiedział, że „pracowałem nad tym teleskopem przez 17 lat i włożyłem dosłownie lata pracy, by przygotować cały ten plan rozruchu w najdrobniejszych szczegółach. Wiemy, że nie wszystko pójdzie, jak ma pójść, nie wiemy, jakie zastaniemy problemy. Ale mamy dobry plan, każdy element przeszedł lata testów, więc wierzymy, że to się powiedzie”.
O przygotowaniach do startu tej przełomowej misji pisaliśmy już na naszym blogu w tekście „Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba trafi na orbitę jeszcze w tym roku”.
Źródło: Nauka w Polsce