Vi mennesker har en umettelig sult etter å forstå universet. Som Carl Sagan sa: "Forståelse er ekstase." Men for å forstå universet, trenger vi bedre og bedre måter å observere det på. Og det betyr en ting: store, enorme, enorme teleskoper.
I denne serien skal vi se på 6 av verdens superteleskoper:
- The Giant Magellan Telescope
- Det overveldende store teleskopet
- 30 meter teleskopet
- Det europeiske ekstremt store teleskopet
- Det store synoptiske undersøkelsesteleskopet
- James Webb romteleskopet
- Infrarødt undersøkelsesteleskop med bredt felt
James Webb-romteleskopet "> James Webb-romteleskopet (JWST, eller Webb) er kanskje det mest etterlengtede av superteleskopene. Kanskje fordi den har tålt en torturert vei på vei til å bli bygget. Eller kanskje fordi det er annerledes enn de andre superteleskopene, hva med det å være 1,5 millioner km (1 million miles) borte fra jorden når den først er i drift.
Hvis du har fulgt dramaet bak Webb, vil du vite at kostnadsoverskridelser nesten førte til at det ble kansellert. Det ville vært veldig synd.
JWST har brygget siden 1996, men har fått noen humper langs veien. Denne veien og dets støt har blitt diskutert andre steder, så det som følger er en kort gjennomgang.
De første anslagene for JWST var en prislapp på 1,6 milliarder dollar og en lanseringsdato i 2011. Men kostnadene ballong, og det var andre problemer. Dette fikk Representantenes hus i USA til å flytte for å avlyse prosjektet i 2011. Senere samme år reverserte imidlertid den amerikanske kongressen avlysningen. Etter hvert kom den endelige kostnaden for Webb på 8,8 milliarder dollar, med en lanseringsdato satt til oktober 2018. Det betyr at JWSTs første lys vil være mye raskere enn de andre superteleskopene.
Webb ble sett for seg som en etterfølger av Hubble-romteleskopet, som har vært i drift siden 1990. Men Hubble er i Low Earth Orbit, og har et primært speil på 2,4 meter. JWST vil være lokalisert i bane på LaGrange 2-punktet, og dens primære speil vil være 6,5 meter. Hubble observerer i det nær ultrafiolette, synlige og nær infrarøde spektra, mens Webb vil observere i lang bølgelengde (oransjerødt) synlig lys, gjennom nærinfrarød til midtinfrarød. Dette har noen viktige implikasjoner for vitenskapen som Webb gir.
James Webb er bygget rundt fire instrumenter:
- Det nærinfrarøde kameraet (NIRCam)
- Den nærinfrarøde spektrografen (NIRSpec)
- Det midtinfrarøde instrumentet (MIRI)
- Fine Guidance Sensor / Near InfraRed Imager and Splitless Spectrograph (FGS / NIRISS)
NIRCam er Webbs primære bilde. Den vil observere dannelsen av de tidligste stjernene og galakser, befolkningen av stjerner i nærliggende galakser, Kuiper-belteobjekter og unge stjerner i Melkeveien. NIRCam er utstyrt med andre avsnitt som blokkerer lyset fra lyse gjenstander for å observere svakere gjenstander i nærheten.
NIRSpec vil operere i området fra 0 til 5 mikron. Spektrografen vil dele lyset opp i et spekter. Det resulterende spekteret forteller oss om en gjenstand, temperatur, masse og kjemisk sammensetning. NIRSpec vil observere 100 objekter samtidig.
MIRI er et kamera og en spektrograf. Det vil se det rødskiftede lyset fra fjerne galakser, nydannende stjerner, gjenstander i Kuiper Belt og svake kometer. MIRIs kamera vil gi bredbåndsbildebehandling som vil rangere der oppe med de forbløffende bildene som Hubble har gitt oss en stabil diett av. Spektrografen vil gi fysiske detaljer om de fjerne objektene den vil observere.
Fine Guidance Sensor-delen av FGS / NIRISS vil gi Webb den presisjon som kreves for å gi bilder av høy kvalitet. NIRISS er et spesialisert instrument som opererer i tre moduser. Den vil undersøke første lysdeteksjon, eksoplanettdeteksjon og karakterisering, og eksoplanetttransportspektroskopi.
Det overordnede målet med JWST, sammen med mange andre teleskoper, er å forstå universet og vår opprinnelse. Webb vil undersøke fire brede temaer:
- Første lys og re-ionisering: I de tidlige stadiene av universet var det ikke noe lys. Universet var ugjennomsiktig. Etter hvert, når det avkjølte, klarte fotoner å reise mer fritt. Da, antagelig hundrevis av millioner av år etter Big Bang, dannet de første lyskildene: stjerner. Men vi vet ikke når, eller hvilke typer stjerner.
- Hvordan galakser samles: Vi er vant til å se fantastiske bilder av de store spiralgalakser som finnes i Space Magazine. Men galakser var ikke alltid sånn. Tidlige galakser var ofte små og klumpete. Hvordan ble de til formene vi ser i dag?
- Fødselen til stjerner og protoplanetære systemer: Webb sitt ivrige øye vil kikke rett gjennom støvskyer som ‘ser ut som Hubble ikke kan se gjennom. Disse støvskyene er der stjerner dannes, og deres protoplanetære systemer. Det vi ser der vil fortelle oss mye om dannelsen av vårt eget solsystem, i tillegg til å belyse mange andre spørsmål.
- Planeter og livets opprinnelse: Vi vet nå at eksoplaneter er vanlige. Vi har funnet tusenvis av dem som går i bane rundt alle typer stjerner. Men vi vet fremdeles veldig lite om dem, som hvor vanlige atmosfærer er, og om byggesteinene i livet er vanlige.
Dette er åpenbart fascinerende emner. Men i vår nåværende tid skiller en av dem seg ut blant de andre: Planeter og Origins of Life.
Den nylige oppdagelsen TRAPPIST 1-systemet har folk begeistret for å muligens oppdage livet i et annet solsystem. TRAPPIST 1 har 7 landplaneter, og 3 av dem er i beboelig sone. Det var enorme nyheter i februar 2017. Buzz er fremdeles følbar, og folk venter spent på flere nyheter om systemet. Det er her JWST kommer inn.
Et stort spørsmål rundt TRAPPIST-systemet er "Har planetene atmosfærer?" Webb kan hjelpe oss med å svare på dette.
NIRSpec-instrumentet på JWST vil være i stand til å oppdage atmosfærer rundt planetene. Kanskje viktigere er at den vil kunne undersøke atmosfærene og fortelle oss om deres sammensetning. Vi vil vite om atmosfærene, hvis de finnes, inneholder klimagasser. Webb kan også oppdage kjemikalier som ozon og metan, som er biosignaturer og kan fortelle oss om det kan være liv på disse planetene.
Du kan si at hvis James Webb var i stand til å oppdage atmosfærer på TRAPPIST 1-planetene, og bekrefte eksistensen av biosignaturkjemikalier der, vil den allerede ha gjort jobben sin. Selv om det sluttet å fungere etter det. Det er sannsynligvis langsiktig. Men fortsatt er muligheten der.
Vitenskapen som JWST vil gi er ekstremt spennende. Men vi er ikke der ennå. Det er fortsatt spørsmålet om JWST-lanseringen, og det er vanskelig distribusjon.
JWSTs primære speil er mye større enn Hubbles. Det er 6,5 meter i diameter, mot 2,4 meter for Hubble. Hubble var ikke noe problem å lansere, til tross for at den var så stor som en skolebuss. Den ble plassert inne i en romferge, og distribuert av Canadarm i en lav jordbane. Det fungerer ikke for James Webb.
Webb må lanseres ombord i en rakett som skal sendes på vei til L2, det er eventuelt hjem. Og for å bli lansert ombord i raketten, må den passe inn i en lasterom i rakettens nese. Det betyr at den må brettes sammen.
Speilet, som består av 18 segmenter, er brettet i tre inne i raketten, og brettet ut på vei til L2. Antennene og solcellene trenger også å utfolde seg.
I motsetning til Hubble, må Webb holdes ekstremt kjølig for å gjøre arbeidet sitt. Den har en kryokjøler til å hjelpe med det, men den har også en enorm solskjerm. Denne parasollen er fem lag, og veldig stor.
Vi trenger alle disse komponentene for å distribuere for at Webb skal gjøre sine ting. Og ingenting som dette har blitt prøvd før.
Webb-lanseringen er bare 7 måneder unna. Det er veldig nært, med tanke på at prosjektet nesten ble kansellert. Det er en overflødighetshorn av vitenskap som skal gjøres når den fungerer.
Men vi er ikke der ennå, og vi må gjennom den nervesnakkende lanseringen og distribusjonen før vi virkelig kan bli begeistret.
