Jak kształtował się Układ Słoneczny?
Jaki był Wszechświat gdy był bardzo młody?
Jakie planety istnieją w pobliżu innych gwiazd?
Przez ostatnie 25 lat Hubble przyniósł odpowiedzi na te oraz wiele innych pytań.
Mimo to, nawet najlepszy teleskop potrzebuje przyjaciela...
...i tu z pomocą przychodzi Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba.
Odcinek 83: Kosmiczny dublet: Hubble poznaje Jamesa Webba
Przedstawia Dr J czyli Dr Joe Liske
Wystrzelony w 1990 roku, Kosmiczny Teleskop Hubble'a należący do NASA/ESA odniósł niesamowity sukces osiągając oraz przewyższając wszystkie założone cele.
Prawdopodobnie najbardziej znany jest dzięki dostarczanym przez niego wspaniałym obrazom Wszechświata
- jednak potrafi dużo więcej.
Przez ostatnie 25 lat, Hubble okazał się być jednym z najdoskonalszych instrumentów naukowych jakie ludzkość stworzyła.
Ze swojej lokalizacji, wysoko ponad atmosferą Ziemi, dokonał wielu odkryć.
Jednym z nich był dokładny pomiar wieku Wszechświata.
Odegrał także kluczową rolę w odkryciu faktu przyspieszania ekspansji Wszechświata.
Analizował planety pozasłoneczne, odkrył supermasywne czarne dziury, obserwował powstawanie, kolizje i łączenie się galaktyk.
A to tylko nieliczne z jego osiągnięć.
Cóż, Hubble był pierwszym teleskopem umieszczonym w przestrzeni kosmicznej, który mógł obserwować w zakresie optycznym i bliskiej podczerwieni,
dlatego też to on wyznaczył standardy i dokonał wielu przełomowych odkryć na polu astrofizyki.
Jednocześnie postawił przed naukowcami wiele nowych pytań odkrywając chociażby przyspieszający Wszechświat oraz dostarczając zdjęcia bardzo odległych jego rejonów.
Bez wątpienia Hubble jest wspaniały, jednak istnieją części wszechświata, których nie potrafi uchwycić.
I tu wkracza przyszły kolega Hubble'a - Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba!
Ten wspaniały teleskop powstaja przy współpracy NASA, Europejskiej Agencji Kosmicznej oraz Kanadyjskiej Agencji Kosmicznej.
Podczerwone spojrzenie Jamesa Webba na Wszechświat przeniknie pył i odkryje delikatne struktury skrywanych przez pył rejonów formowania się gwiazd,
dojrzy światło pierwszych galaktyk i gwiazd, które powstały gdy Wszechświat był wciąż bardzo młody oraz dużo, dużo więcej.
Będziemy w stanie dokładniej zobaczyć struktury ewoluujące w kosmicznej skali.
Będziemy w stanie tworzyć mapy, ujrzeć efekt soczewkowania grawitacyjnego, te niewielkie łuki wokół gromad, które odkrywają przed nami masy tychże gromad. Wszystko w doskonałych szczegółach.
Być może nawet uda się określić naturę ciemnej materii.
Trudno to sobie wyobrazić, to może zmienić nasze postrzeganie rzeczywistości.
Takie odkrycie całkowicie zmieni zakres tego co możemy zrobić i co możemy mierzyć.
Zatem jakie są różnice między Hubblem a Jamesem Webbem?
Przede wszystkim James Webb jest niesamowicie duży jak na teleskop kosmiczny.
Zważając na fakt, że 2.4-metrowe lustro Hubble'a jest już całkiem spore, jest niczym przy 6.5-metrowym lustrze Jamesa Webba.
James Webb ma dużo większą szansę wykrycia słabego promieniowania pierwszych galaktyk.
Ponadto Hubble był zaprojektowany tak, aby astronauci od czasu do czasu mogli przeprowadzić jego serwisowanie,
wymienić instrumenty lub uszkodzone elementy.
Jednak w przypadku Jamesa Webba nie będzie to możliwe. Gdy zostanie wyniesiony w przestrzeń kosmiczną, będzie skazany na siebie.
Wspaniałą cechą Teleskopu Kosmicznego Hubble'a była jego budowa umożliwiająca serwisowanie,
dzięki czemu 5 misji promu kosmicznego pozwoliło na udoskonalenie teleskopu, po raz ostatni w 2009 roku - miałem zaszczyt uczestniczyć w tej misji -
umieściliśmy na teleskopie nowe instrumenty, nowe panele słoneczne, nowe komputery, nową pamięć, wszystko czego trzeba, aby teleskop mógł jeszcze długo funkcjonować.
Wydaje mi się, że Hubble ma jeszcze dużo przed sobą, bowiem Wszechświat wciąż dostarcza nam nowych tajemnic do odkrycia.
Jestem przekonany, że być może nawet największe odkrycie Hubble'a jest jeszcze przed nami.
Powodem innej budowy Jamesa Webba jest fakt, iż będzie on obserwował inny rodzaj promieniowania niż Hubble.
Podczas gdy Hubble mógł obserwować pasmo ultrafioletowe, widzialne i część podczerwieni, James Webb będzie specjalizował się w podczerwieni,
a to oznacza, że musi to być chłodny teleskop - a nawet bardzo chłodny.
James Webb będzie pracował w temperaturze minus 230 stopni Celsjusza - zaledwie 40 stopni powyżej absolutnego zera.
Jest to konieczne, bowiem ciepłe obiekty emitują promieniowanie podczerwone.
Zatem, jeżeli chcemy aby teleskop podczerwony był wyjątkowo czuły, trzeba go schłodzić do bardzo niskiej temperatury.
W przeciwnym razie, teleskop oślepi sam siebie własnym promieniowaniem.
Skoro James Webb musi działać w bardzo niskich temperaturach, nie może być zbudowany podobnie do Hubble'a.
W szczególności musi posiadać własną osłonę przeciwłoneczną, która pozwoli utrzymać niską temperaturę.
Sam teleskop i osłona przeciwsłoneczna są tak duże, że James Webb będzie musiał sam się rozłożyć po wyniesieniu na orbitę.
To wyjątkowe wyzwanie dla inżynierów, ponieważ wszystkie elementy muszą być zbudowane w temperaturze pokojowej,
jednak muszą wciąż do siebie pasować i odpowiednio działać po schłodzeniu - co przecież zmienia rozmiar elementów wewnętrznych.
Już sam fakt schłodzenia czegoś do 40 kelwinów jest wyzwaniem.
W przypadku JWST posiadamy dużą osłonę przeciwsłoneczną, więc wszystko znajdzie się w cieniu,
jednak wciąż wiele elementów musi być osłoniętych wieloma warstwami pokryw kriogenicznych, które muszą być odpowiednio zaprojektowane, odpowiednio dopasowane,
a bardzo ciężko je zainstalować - dlatego w tym przypadku nie ma możliwości serwisowania lub konstrukcji modułowej jak w przypadku Hubble'a.
Utrzymywanie Jamesa Webba w niskiej temperaturze to powód kolejnej znaczącej różnicy między nim a Hubblem.
Podczas gdy Hubble okrąża Ziemię na wysokości około pięciuset kilometrów,
James Webb ma inną trasę - nie na orbicie Ziemi - która będzie go utrzymywała w odległości jednego i pół miliona kilometrów od Ziemi.
Astronomowie mogą oczekiwać jeszcze jednego -
gdy James Webb zostanie wyniesiony w przestrzeń, Hubble wciąż będzie działał.
Zatem przez pewien okres astronomowie będą w stanie wykorzystywać oba teleskopy do badania kosmosu.
Kto wie co tam znajdą?
Jestem Dr J, a to był kolejny odcinek Hubblecast. Tym razem inżynieria zaskoczyła nas bardziej niż wyobraźnia.
Hubblecast powstaje w ESA/Hubble w Europejskim Obserwatorium Południowym w Niemczech.
Misja Teleskopu Kosmicznego Hubble to projekt międzynarodowej współpracy pomiędzy NASA i Europejską Agencją Kosmiczną.