Putovanje u prošlost svemira

-

Na Božić prošle godine znanstvenici su pod bor dobili lansiranje dosad najnaprednijeg opažačkog instrumenta poslana u svemir, teleskopa James Webb (JWST – James Webb Space Telescope). Raketa Ariane-5 ponijela je taj devet milijardi dolara vrijedan instrument iz Francuske Gvajane na put dug trideset dana do L2 Lagrangeove točke, udaljene oko milijun i pol kilometara od Zemlje. Lagrangeova je točka položaj u svemiru koji tijela, tamo poslana, zadržavaju. U tim točkama gravitacijsko privlačenje dva tijela velike mase (npr. Zemlje i Sunca) identično je centripetalnoj sili potrebnoj da bi se neko tijelo gibalo s njima. Te se točke iskorištavaju za smanjivanje potrošnje goriva svemirskih brodova potrebna za ostanak u tom položaju. Točka L2 idealna je za astronomiju, jer će teleskop biti dovoljno blizu Zemlji da s njom može komunicirati, a opet u tom položaju Sunce, Zemlja i Mjesec ostaju iza teleskopa, što je dobro za dobivanje energije sa Sunca, a s prikladnim štitom daje jasan pogled u duboki svemir.

Teleskop James Webb do svog odredišta udaljena oko 1,5 mil kilometara od Zemlje putovat će trideset dana / Izvor NASA

Zašto je JWST potreban i u čemu se razlikuje u odnosu na postojeći teleskop Hubble, star 31 godinu, koji kruži oko Zemlje?

Webb često nazivaju zamjenom za teleskop Hubble, ali trebalo bi ga nazivati njegovim nasljednikom, jer su Webbovi znanstveni ciljevi motivirani rezultatima s Hubblea. Znanstveni rezultati postignuti s tim teleskopom potaknuli su nas na promatranje svemira na većim valnim duljinama, jer udaljeniji objekti imaju veći crveni pomak, pa se njihova svjetlost premješta iz ultraljubičastog i vidljivog dijela spektra u infracrveni dio. Pomak svjetlosti prema crvenom dijelu spektra isti je efekt (Dopplerov) kao onaj kod zvuka, kad se kola hitne pomoći udaljavaju od vas pa čujete da sirena ima dublje tonove (veću valnu duljinu) nego kad se približavala. Da kola još i ubrzavaju, tonovi bi za promatrača koji miruje bili još dublji. Kad to prevedemo na jezik svjetlosti, znači da bi zvijezda koja se udaljava od nas i ubrzava imala spektar pomaknut prema crvenom ili infracrvenom području.

Svemir se širi. Kada govorimo o najudaljenijim tijelima u svemiru, u obzir treba uzeti Einsteinovu opću teoriju relativnosti. Širenje svemira zapravo znači da se prostor između objekata povećava, uzrokujući da se objekti (galaksije) udaljavaju jedni od drugih. Nadalje, svaka svjetlost u tom prostoru također će se rastegnuti, povećavajući valnu duljinu. To može učiniti udaljene objekte nevidljivima, ako se promatraju na valnim duljinama vidljivog područja, jer njihova svjetlost dopire do nas kao infracrvena. Infracrveni teleskopi, poput Webba, idealni su za promatranje ovih ranih galaksija jer infracrvena svjetlost lakše prolazi kroz prašnjave dijelove koji ih okružuju.

JWST će pronaći prve galaksije, nastale u ranom svemiru, i kroz prašnjave oblake vidjeti zvijezde koje formiraju planetarne sustave.

Zvijezde u formiranju i planeti leže skriveni iza čahura prašine koje upijaju vidljivu svjetlost. (To vrijedi i za samo središte naše galaksije.) No infracrveno svjetlo koje emitiraju ta područja može prodrijeti kroz taj prašnjavi pokrov i otkriti što je unutra. Hubble može vidjeti galaksije u dječjoj dobi, a teleskop Webb moći će vidjeti „dojenačke galaksije“. Webb također ima mnogo veće zrcalo od Hubblea. Prostranije područje prikupljanja svjetlosti znači da Webb može zaviriti dalje u prošlost nego što je to Hubble kadar. Webb će imati primarno zrcalo promjera približno 6,5 metara (Hubbleovo zrcalo ima promjer 2,4 m), što će mu dati znatno veće područje prikupljanja svjetlosti od zrcala dostupnih u trenutnoj generaciji svemirskih teleskopa. Webbov štitnik od Sunca otprilike odgovara veličini teniskog terena. U točki L2 Webbov solarni štit blokirat će svjetlost Sunca, Zemlje i Mjeseca. To će pomoći teleskopu da ostane hladan, što je vrlo važno za infracrveni teleskop.

Za razliku od Webba, teleskop Hubble kruži oko Zemlje na visini od približno 570 km pa ga je svemirski šatl mogao servisirati, što za JWST neće biti moguće. Osim istraživanja formiranja najranijih zvijezda i galaksija, astronomi će moći proučavati supermasivne crne rupe, za koje se vjeruje da zauzimaju središta dalekih galaksija. Najnovije vijesti kažu da je na svom putu prema točki L2 JWST uspio uz pomoć složenoga mehanizma raširiti sunčani štit, što je veoma važan korak za teleskop.

James E. Webb, čije je ime NASA odlučila dati nasljedniku svemirskoga teleskopa Hubble, najčešće se povezuje s Mjesečevim programom Apollo, a ne sa znanošću. Ipak, mnogi tvrde da je James E. Webb, koji je vodio novonastalu svemirsku agenciju od veljače 1961. do listopada 1968, učinio više za znanost nego možda bilo koji drugi američki dužnosnik i da je primjereno svemirski teleskop sljedeće generacije nazvati po njemu.

Financiranje teleskopa Webb prilično je kasnilo. Ipak, ne bi bilo dobro prestati tražiti odgovore na važna znanstvena pitanja, u astronomiji i šire u znanosti, uz uvjet da su troškovi razumni. Neflixov novi i popularni film Don’t Look Up s Meryl Streep i Leonardom DiCapriom na alegorijski način otvara pitanja s kojima se znanstvenici u novije vrijeme susreću. Jedno od pitanja jest možemo li djelovati dok znanost nije sto posto sigurna. Baš je ta nemogućnost tvrdnje o stopostotnoj sigurnosti snaga znanosti. Čak i kada dokazi jasno upućuju u jednom smjeru, znanstvenici nastavljaju istraživati ​​da bi saznali više. Na tom putu otkriju i neke druge istine, koje često mijenjaju naše društvo znanjem. Nadamo se da će tako biti i s teleskopom JWST, koji putuje prema svom odredištu s kojega će u sljedećih desetak godina istraživati najdublje tajne svemira.