Birisi bir keresinde şöyle demişti: Hubble'ın yaratıcılarının dünyadaki her büyük şehirde bir anıt dikmesi gerekiyor. Pek çok meziyeti var. Örneğin, gökbilimciler bu teleskopun yardımıyla çok uzak gökada UDFj-39546284'ün fotoğrafını çektiler. Ocak 2011'de bilim adamları, önceki rekor sahibi UDFy-38135539'dan yaklaşık 150 milyon ışıkyılı daha uzakta olduğunu keşfettiler. Galaksi UDFj-39546284 bizden 13.4 milyar ışıkyılı uzaklıkta. Yani Hubble, Büyük Patlama'dan 380 milyon yıl sonra, 13 milyar yıldan daha önce var olan yıldızları gördü. Bu nesneler muhtemelen uzun süredir "canlı" değiller: Biz sadece uzun süredir ölü olan yıldızların ve galaksilerin ışığını görüyoruz.
Ancak tüm değerlerine rağmen, Hubble Uzay Teleskobu geçtiğimiz bin yılın teknolojisidir: 1990'da fırlatılmıştır. Tabii ki, teknoloji yıllar içinde büyük ilerlemeler kaydetti. Hubble teleskopu zamanımızda ortaya çıkmış olsaydı, yetenekleri orijinal versiyonu muazzam bir şekilde aşmış olurdu. James Webb böyle ortaya çıktı.
"James Webb" neden yararlıdır?
Yeni teleskop, ataları gibi, aynı zamanda yörüngeli bir kızılötesi gözlemevidir. Bu, asıl görevinin termal radyasyonu incelemek olacağı anlamına gelir. Belirli bir sıcaklığa ısıtılan nesnelerin kızılötesi spektrumda enerji yaydığını hatırlayın. Dalga boyu ısıtma sıcaklığına bağlıdır: ne kadar yüksekse, dalga boyu o kadar kısa ve radyasyon o kadar yoğundur.
Ancak, teleskoplar arasında bir kavramsal fark vardır. Hubble alçak Dünya yörüngesindedir, yani Dünya'nın yörüngesinde yaklaşık 570 km yüksekliktedir. James Webb, Sun-Earth sisteminin L2 Lagrange noktasında bir hale yörüngesine fırlatılacak. Güneş'in etrafında dönecek ve Hubble'daki durumun aksine Dünya ona müdahale etmeyecek. Sorun hemen ortaya çıkıyor: bir nesne Dünya'dan ne kadar uzaksa, onunla temas kurmak o kadar zor olur, bu nedenle onu kaybetme riski o kadar yüksek olur. Bu nedenle, "James Webb" gezegenimizle senkronize olarak yıldızın etrafında hareket edecektir. Bu durumda teleskobun Dünya'ya uzaklığı Güneş'ten ters yönde 1,5 milyon km olacaktır. Karşılaştırma için, Dünya'dan Ay'a olan mesafe 384.403 km'dir. Yani, James Webb ekipmanı arızalanırsa, büyük olasılıkla tamir edilemeyecektir (ciddi teknik sınırlamalar getiren uzaktan hariç). Bu nedenle, umut verici bir teleskop sadece güvenilir değil, aynı zamanda süper güvenilir hale getirildi. Bu kısmen lansman tarihinin sürekli ertelenmesinden kaynaklanmaktadır.
James Webb'in bir başka önemli farkı daha var. Ekipman, Hubble'ın göremediği çok eski ve soğuk nesnelere konsantre olmasına izin verecek. Bu şekilde, ilk yıldızların, kuasarların, galaksilerin, kümelerin ve galaksi üstkümelerinin ne zaman ve nerede ortaya çıktığını öğreneceğiz.
Yeni teleskopun yapabileceği en ilginç bulgular ötegezegenlerdir. Daha kesin olmak gerekirse, önümüzde ne tür bir nesne olduğunu ve böyle bir gezegenin potansiyel olarak yaşanabilir olup olmadığını anlamamızı sağlayacak olan yoğunluklarını belirlemekten bahsediyoruz. James Webb'in yardımıyla bilim adamları ayrıca uzak gezegenlerin kütleleri ve çapları hakkında veri toplamayı umuyorlar ve bu, ev galaksisi hakkında yeni veriler açacak.
Teleskopun ekipmanı, 27 ° C'ye kadar yüzey sıcaklıklarına sahip soğuk ötegezegenlerin tespit edilmesini sağlayacaktır (gezegenimizin yüzeyindeki ortalama sıcaklık 15 ° C'dir)."James Webb", yıldızlarından 12'den fazla astronomik birimden (yani, Dünya'dan Güneş'e olan mesafe) uzaklıkta ve Dünya'dan 15 ışığa kadar uzakta bulunan bu tür nesneleri bulabilecektir. yıllar. Ciddi planlar gezegenlerin atmosferiyle ilgilidir. Spitzer ve Hubble teleskopları, yüzlerce gaz zarfı hakkında bilgi toplayabildi. Uzmanlara göre, yeni teleskop en az üç yüz farklı ötegezegen atmosferini keşfedebilecek.
Vurgulamaya değer ayrı bir nokta, Büyük Patlama'dan sonra ortaya çıkan ilk nesil yıldızları oluşturması gereken varsayımsal tip III yıldız popülasyonlarının araştırılmasıdır. Bilim adamlarına göre, bunlar, elbette artık var olmayan, kısa ömürlü çok ağır armatürlerdir. Bu nesneler, ağır hidrojenin hafif helyuma dönüştürüldüğü ve fazla kütlenin enerjiye dönüştürüldüğü klasik termonükleer reaksiyon için gerekli karbon eksikliğinden dolayı büyük bir kütleye sahipti. Tüm bunlara ek olarak, yeni teleskop, astronomi için de oldukça önemli olan, yıldızların doğduğu, daha önce keşfedilmemiş yerleri detaylı olarak inceleyebilecek.
- En eski galaksilerin araştırılması ve incelenmesi;
- Dünya benzeri ötegezegenleri arayın;
- Üçüncü türdeki yıldız popülasyonlarının tespiti;
- "Yıldız beşiklerinin" keşfi
Tasarım özellikleri
Cihaz iki Amerikan şirketi tarafından geliştirildi - Northrop Grumman ve Bell Aerospace. James Webb Uzay Teleskobu bir mühendislik şaheseridir. Yeni teleskop 6, 2 ton ağırlığında - karşılaştırma için, Hubble 11 tonluk bir kütleye sahip, ancak eski teleskop bir kamyonla karşılaştırılabilirse, o zaman yeni teleskop bir tenis kortuyla karşılaştırılabilir. Uzunluğu 20 m'ye ulaşır ve yüksekliği üç katlı bir bina ile aynıdır. James Webb Uzay Teleskobu'nun en büyük kısmı devasa bir güneş kalkanıdır. Bu, bir polimer filmden oluşturulan tüm yapının temelidir. Bir tarafta ince bir alüminyum tabakası ve diğer tarafta metalik silikon ile kaplanmıştır.
Güneş kalkanının birkaç katmanı vardır. Aralarındaki boşluklar vakumla doldurulur. Bu, ekipmanı "sıcak çarpmasından" korumak için gereklidir. Bu yaklaşım, uzaktaki nesneleri gözlemlemek söz konusu olduğunda çok önemli olan, aşırı duyarlı matrislerin –220 ° C'ye kadar soğutulmasını sağlar. Gerçek şu ki, mükemmel sensörlere rağmen, "James Webb" in diğer "sıcak" detayları nedeniyle nesneleri göremiyorlardı.
Yapının ortasında büyük bir ayna var. Bu, ışık demetlerini odaklamak için gerekli olan bir "üst yapıdır" - ayna onları düzelterek net bir resim oluşturur. James Webb teleskopunun ana aynasının çapı 6,5 m'dir, 18 blok içerir: fırlatma aracının fırlatılması sırasında, bu segmentler kompakt bir biçimde olacak ve ancak uzay aracı yörüngeye girdikten sonra açılacaktır. Her segment, mevcut alandan en iyi şekilde yararlanmak için altı köşeye sahiptir. Ve aynanın yuvarlak şekli, ışığın dedektörlere en iyi şekilde odaklanmasını sağlar.
Aynanın üretimi için berilyum seçildi - diğer şeylerin yanı sıra yüksek bir maliyetle karakterize edilen nispeten sert açık gri renkli bir metal. Bu seçimin avantajları arasında berilyumun çok düşük sıcaklıklarda bile şeklini koruması vardır ki bu da doğru bilgi toplama için çok önemlidir.
Bilimsel Araçlar
Ana araçlarına odaklanmasaydık, gelecek vaat eden bir teleskopun gözden geçirilmesi eksik olurdu:
MIRI. Bu bir orta kızılötesi cihazdır. Bir kamera ve bir spektrograf içerir. MIRI, birkaç dizi arsenik-silikon dedektörü içerir. Bu cihazın sensörleri sayesinde, gökbilimciler uzak nesnelerin kırmızıya kaymasını düşünmeyi umuyorlar: yıldızlar, galaksiler ve hatta küçük kuyruklu yıldızlar. Kozmolojik kırmızıya kayma, evrenin genişlemesi nedeniyle kaynakların birbirinden dinamik mesafesi ile açıklanan radyasyon frekanslarında bir azalma olarak adlandırılır. En ilginç olan, sadece şu veya bu uzak nesneyi düzeltmekle ilgili değil, özellikleri hakkında büyük miktarda veri elde etmekle ilgili olmasıdır.
NIRCam veya yakın kızılötesi kamera, teleskopun ana görüntüleme birimidir. NIRCam, cıva-kadmiyum-tellür sensörlerinden oluşan bir komplekstir. NIRCam cihazının çalışma aralığı 0,6-5 mikrondur. NIRCam'ın hangi sırların çözülmesine yardımcı olacağını hayal etmek bile zor. Örneğin bilim adamları, yerçekimi mercekleme yöntemi olarak adlandırılan yöntemi kullanarak bir karanlık madde haritası oluşturmak için onu kullanmak istiyorlar, yani. yakındaki elektromanyetik radyasyonun yörüngesinin eğriliği ile fark edilen yerçekimi alanıyla karanlık madde pıhtılarını bulmak.
NIRSpec. Yakın kızılötesi spektrograf olmadan, kütle veya kimyasal bileşim gibi astronomik nesnelerin fiziksel özelliklerini belirlemek imkansız olurdu. NIRSpec, 1-5 μm dalga boyu aralığında orta çözünürlüklü spektroskopi ve 0,6-5 μm dalga boylarında düşük çözünürlüklü spektroskopi sağlayabilir. Cihaz, gereksiz radyasyonu "filtreleyerek" belirli nesnelere odaklanmanıza izin veren, bireysel kontrole sahip birçok hücreden oluşur.
FGS / NIRISS. Hassas hedefleme sensörü ve yarıksız bir spektrograf ile yakın kızılötesi görüntüleme cihazından oluşan bir çifttir. Hassas yönlendirme sensörü (FGS) sayesinde, teleskop mümkün olduğunca doğru odaklanabilecek ve NIRISS sayesinde bilim adamları, durumu hakkında genel bir fikir verecek olan teleskopun ilk yörünge testlerini yapmayı planlıyorlar.. Ayrıca görüntüleme cihazının uzak gezegenlerin gözlemlenmesinde önemli bir rol oynayacağına inanılıyor.
Resmi olarak, teleskopu beş ila on yıl süreyle çalıştırmayı planlıyorlar. Ancak, uygulamanın gösterdiği gibi, bu süre süresiz olarak uzatılabilir. Ve "James Webb" bize herkesin hayal edebileceğinden çok daha faydalı ve basit bir şekilde ilginç bilgiler sağlayabilir. Dahası, şimdi "James Webb" in yerini ne tür bir "canavar" alacağını ve inşaatının ne kadara mal olacağını hayal etmek bile imkansız.
2018 baharında, projenin fiyatı düşünülemez bir şekilde 9.66 milyar dolara yükseldi. Karşılaştırma için, NASA'nın yıllık bütçesi yaklaşık 20 milyar dolar ve inşaat sırasındaki Hubble 2,5 milyar dolar değerindeydi. James Webb, uzay araştırmaları tarihinin en pahalı teleskopu ve en pahalı projelerinden biri olarak tarihe geçti bile. Sadece ay programı, Uluslararası Uzay İstasyonu, mekikler ve GPS küresel konumlandırma sistemi daha pahalıya mal oluyor. Bununla birlikte, “James Webb” her şeye sahiptir: fiyatı daha da artabilir. Ve inşaatına 17 ülkeden uzmanlar katılmış olsa da, fondaki aslan payı hala ABD'nin omuzlarında. Herhalde bu böyle devam edecek.
