James Webb: Σήμερα η εκτόξευση για το μεγαλύτερο διαστημικό τηλεσκόπιο που θα μας πάει πίσω στον χρόνο

Έπειτα από 5 διαδοχικές αναβολές, τεράστιες υπερβάσεις στον προϋπολογισμό και 30 χρόνια στο σύνολο από τον αρχικό σχεδιασμό του, το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb πιάνει δουλειά (Πηγή 1, Πηγή 2). Ο διάδοχος του Hubble είναι μάλιστα το πιο εξελιγμένο και το μεγαλύτερο τηλεσκόπιο που έχει ποτέ σταλεί στο διάστημα.

Πρόκειται για μια αποστολή συνεργασίας της Αμερικανικής Διαστημικής Υπηρεσίας (NASA), του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA) και της Καναδικής Διαστημικής Υπηρεσίας. Η εκτόξευσή του, θα πραγματοποιηθεί στις 14:20 ώρα Ελλάδας από το ευρωπαϊκό διαστημοδρόμιο στο Κουρού της Γαλλικής Γουιάνας στη βορειοανατολική Νότια Αμερική, λέγεται πως θα φέρει μια νέα εποχή στην αστρονομία και στην αστροφυσική.

Το James Webb κόστισε $10 δισεκατομμύρια και θα τεθεί σε τροχιά γύρω από τον Ήλιο στο δεύτερο σημείο Lagrange ή L2, μένοντας σε περίπου σταθερή απόσταση 1,5 εκατομμυρίων χιλιομέτρων από τη Γη ή περίπου τέσσερις φορές πιο μακριά από τη Σελήνη. Συγκριτικά, το Hubble, που είχε εκτοξευθεί το 1990, βρίσκεται στο ένα τρίτο αυτής της απόστασης. Το James Webb αναμένεται να φτάσει στο σημείο L2 σε έναν μήνα με την περίοδο εγκατάστασης και προσαρμογής να διαρκεί έξι μήνες. Μόνο για τη διαδικασία «ξετυλίγματος» θα χρειαστούν έως και δύο εβδομάδες. Στα μέσα του 2022 αναμένεται να ξεκινήσει να κάνει τις πρώτες παρατηρήσεις και αν όλα πάνε καλά, οι αστρονόμοι θα έχουν στη διάθεσή τους ένα απίστευτα ισχυρό εργαλείο για τα επόμενα πέντε έως δέκα χρόνια.

Το James Webb, που φέρει το όνομα του επικεφαλής της NASA στη δεκαετία του 1960, πρόκειται για ένα τηλεσκόπιο κατασκευασμένο από την αμερικανική εταιρεία Northrop Grumman, είναι πολύ πιο ευαίσθητο από το Hubble και θα βλέπει κυρίως στο υπέρυθρο τμήμα του φάσματος, κάτι που θα του επιτρέπει να παρατηρεί μέσα από τα νέφη σκόνης και αεριών. Το Hubble λειτουργεί κυρίως στο οπτικό και υπεριώδες τμήμα του φάσματος.

Διαθέτει έναν καθρέφτη συλλογής φωτός που έχει πλάτος 6,5 μέτρα με τον αντίστοιχο του Hubble να είναι «μόλις» 2,4 μέτρα, που είναι υπεύθυνος μάλιστα για την απεικόνιση μερικών από τα πιο εμβληματικά αντικείμενα που έχουμε δει ποτέ στο Σύμπαν. Χάρη στον μεγαλύτερο καθρέφτη του James Webb, το νέο τηλεσκόπιο θα είναι μεταξύ 10 και 100 φορές πιο ευαίσθητο από το Hubble, επιτρέποντάς του να εντοπίζει πολύ αμυδρά αντικείμενα στον ουρανό.

Το νέο τηλεσκόπιο θα παρέχει βελτιωμένη υπέρυθρη ανάλυση και ευαισθησία και θα χρησιμοποιηθεί σε ένα εύρος ερευνών, από τον ατμοσφαιρικό χαρακτηρισμό δυνητικά κατοικήσιμων εξωπλανητών, μέχρι την παρατήρηση μερικών από τα πιο μακρινά και παλαιότερα γεγονότα και αντικείμενα στο Σύμπαν, όπως ο σχηματισμός των πρώτων γαλαξιών. Με αυτή την ικανότητα, το τηλεσκόπιο θα μπορεί να κοιτάζει πολύ πίσω στο χρόνο, απεικονίζοντας μερικά από τα πρώτα αντικείμενα που σχηματίστηκαν αμέσως μετά το Big Bang. Επιπλέον, θα ξετυλίξει τα μυστήρια των υπερμεγέθων μαύρων τρυπών, των μακρινών εξωγήινων κόσμων, των αστρικών εκρήξεων, της σκοτεινής ύλης και άλλα.

Ένα βασικό χαρακτηριστικό του νέου καθρέφτη συλλογής φωτός είναι ότι είναι επικαλυμμένος με ένα στρώμα χρυσού περίπου 200 φορές πιο λεπτό από το μέσο ανθρώπινο τρίχωμα. Ο χρυσός είναι αυτό που επιτρέπει στο James Webb να βλέπει στο υπέρυθρο, έναν τύπο φωτός που σχετίζεται με μερικούς από τους πιο μακρινούς γαλαξίες και αστέρια στον κόσμο. Επειδή το Σύμπαν διαστέλλεται, τα πιο μακρινά αντικείμενα από τη Γη απομακρύνονται πολύ πιο γρήγορα από τα αντικείμενα που βρίσκονται πιο κοντά μας. Όσο πιο γρήγορα απομακρύνονται, τόσο περισσότερο το φως τους «τεντώνεται» απομακρύνοντας το ορατό τμήμα του φάσματος προς το υπέρυθρο. Με τους χρυσούς καθρέφτες, το James Webb θα πρέπει να μπορεί να δει το υπέρυθρο φως από γαλαξίες που απέχουν έως και 13,6 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη. Δηλαδή, ένα πραγματικό παράθυρο στο παρελθόν.

Το φως από αυτά τα αντικείμενα θα χρειαστεί 13,6 δισεκατομμύρια έτη φωτός για να φτάσει στον καθρέφτη του James Webb και δεδομένου ότι πιστεύουμε ότι η «ηλικία» του Σύμπαντος είναι περίπου 13,8 δισεκατομμυρίων ετών, αυτό σημαίνει ότι αυτά τα αντικείμενα υπήρξαν περίπου μόλις 100 έως 250 εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang. Ωστόσο, η παρατήρηση στο υπέρυθρο είναι απίστευτα δύσκολη.

Το υπέρυθρο φως συνδέεται με τη θερμότητα, η οποία εκπέμπεται από οτιδήποτε έχει θερμοκρασία πάνω από το απόλυτο μηδέν. Το James Webb δεν μπορεί να ζήσει στην τροχιά του πλανήτη μας ή οπουδήποτε στο έδαφος, αφού η θερμότητα από τη Γη και την ατμόσφαιρά της θα διατάρασσε τις παρατηρήσεις. Ακόμη και το ίδιο το τηλεσκόπιο πρέπει να είναι πολύ κρύο, ώστε να μην παράγει υπερβολική θερμότητα και να απορρίπτει τις δικές του παρατηρήσεις. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο το James Webb θα πάει στο σημείο L2, όπου η έλξη της βαρύτητας και οι φυγοκεντρικές δυνάμεις είναι κατάλληλες για να παραμείνει το τηλεσκόπιο σε μια σταθερή τροχιά.

Πάντως και σε αυτή την μακρινή απόσταση, η θερμότητα από τον Ήλιο εξακολουθεί να είναι ένα ζήτημα. Για να παραμείνει πολύ δροσερό, το James Webb είναι εξοπλισμένο με μια ηλιοπροστασία που αποτελείται από πέντε λεπτά στρώματα ενός υλικού που ονομάζεται Kapton, το καθένα από αυτά στο μέγεθος ενός γηπέδου τένις στοιβαγμένο το ένα πάνω από το άλλο. Το εξωτερικό στρώμα θα κοιτάζει πάντα τον Ήλιο και θα αντανακλά το μεγαλύτερο μέρος της θερμότητάς του, λειτουργώντας στου 230 βαθμούς Φαρενάιτ. Κάθε όμως διαδοχική στρώση θα είναι πιο δροσερή, έτσι ώστε τα όργανα του James Webb να παραμένουν ακόμη πιο δροσερά λειτουργώντας περίπου στους -370 βαθμούς Φαρενάιτ.

Το James Webb εκτός από εξωπλανήτες θα πραγματοποιεί παρατηρήσεις και στο δικό μας ηλιακό σύστημα, σχετιζόμενες με τις ατμόσφαιρες των πλανητών και όσων δορυφόρων τους διαθέτουν ατμόσφαιρα. Θα μπορεί να εστιάσει στη μελέτη του Δία και των δορυφόρων του, ειδικά του Γανυμήδη και της Ευρώπης, με τους πιθανούς ωκεανούς κάτω από την παγωμένη επιφάνεια, της Ιούς με τα κρυφά ηφαίστεια θειαφιού αλλά και του δορυφόρου του Κρόνου Τιτάνα με τις λίμνες υδρογονανθράκων.

Όπως επισημαίνεται από τους αστροφυσικούς, το James Webb πρόκειται για το σπουδαιότερο ίσως διαστημικό τηλεσκόπιο της επόμενης δεκαετίας. Αν και υπήρχαν σκέψεις ακόμη και για την ακύρωση όλου του προγράμματος, ευτυχώς για την αστρονομική έρευνα, αυτό δεν συνέβη, με την διεθνής επιστημονική κοινότητα να αναμένει με αγωνία τις πρώτες του παρατηρήσεις. Με τα δεδομένα που θα συλλέξει, θα βοηθήσει τους αστρονόμους να διερευνήσουν σχεδόν κάθε εποχή της εξέλιξης του Σύμπαντος, πηγαίνοντάς τους ακόμη πιο μακριά στον χώρο και ακόμη πιο πίσω στον χρόνο, αποφέροντας σημαντικές γνώσεις για την δημιουργία και τα πρώτα στάδια εξέλιξης των πρώτων άστρων και των πρώτων γαλαξιών του Σύμπαντος.