To ισχυρότερο τηλεσκόπιο που έχει κατασκευαστεί ποτέ είναι έτοιμο να αλλάξει το τρόπο που βλέπουμε το σύμπαν

Μετά από περίπου 17 χρόνια το τηλεσκόπιο James Webb είναι έτοιμο να εκτοξευτεί. Η επιστημονική κοινότητα μιλάει για ένα τεράστιο βήμα που θα λύσει μυστήρια και θα μας στείλει εικόνες από περιοχές του Σύμπαντος που δεν έχουμε δει ποτέ

Η αναμονή δεκαετιών τελείωσε. Η εκτόξευση του διαστημικού τηλεσκοπίου «James Webb», του σημαντικότερου μέσου παρατήρησης της NASA για την επόμενη δεκαετία, έχει προγραμματιστεί για τις 18 Δεκεμβρίου 2021 από τη Γαλλική Γουιάνα.

Η υλοποίηση του σχεδίου καθυστέρησε σημαντικά λόγω διαφόρων παραγόντων όπως οι τεχνικές προκλήσεις αλλά και η πανδημία όμως πλέον τα πάντα είναι έτοιμα.

Το πιο ισχυρό διαστημικό παρατηρητήριο που έχει κατασκευαστεί ποτέ θα δώσει απαντήσεις σε ερωτήματα για το Ηλιακό σύστημα, θα μελετήσει εξωπλανήτες με διαφορετικούς τρόπους και θα κοιτάξει πιο βαθιά από ποτέ μέσα στο Σύμπαν.

Το «Webb» θα μπορεί να... διεισδύσει ακόμα και στις ατμόσφαιρες των εξωπλανητών οι οποίοι είναι δυνητικά κατοικήσιμοι και θα αποκαλύψει στοιχεία στην ατέρμονη έρευνα για ύπαρξη ζωής εκτός της Γης.

Το τηλεσκόπιο είναι εξοπλισμένο με έναν φακό που μπορεί να επεκταθεί έως τα 6,5 μέτρα, ένα τεράστιο μήκος που θα επιτρέπει στον φακό να συλλέγει περισσότερο φως από τα αντικείμενα τα οποία θα καλείται να παρατηρεί. Όσο περισσότερο φως μπορεί να συλλέξει ο φακός, τόσο περισσότερες λεπτομέρειες μπορεί να το τηλεσκόπιο να ξεχωρίσει.

Ο φακός αποτελείται από 18 επιχρυσωμένα εξαγωνικά σχήματα. Το καθένα από αυτά έχει διάμετρο 1,32 μέτρα. Είναι ο μεγαλύτερος που έχει κατασκευάσει ποτέ η NASA. Μάλιστα ήταν τέτοιο το μέγεθος του που δημιουργούσε ένα σημαντικό πρόβλημα. Δεν χωρούσε μέσα σε πύραυλο ώστε να εκτοξευτεί.

Έτσι το τηλεσκόπιο σχεδιάστηκε σε στιλ οριγκάμι. Είναι ένα αντικείμενο πέντε μέτρων το οποίο θα ξεδιπλωθεί όταν πλέον θα βρίσκεται στο διάστημα.

Πέρα από το τεράστιο μέγεθος του φακού, το Webb είναι πιο ευαίσθητο και θα παρουσιάζει πολύ καλύτερη ανάλυση ακόμα και από το εξαιρετικά επιτυχημένο διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble το οποίο έχει προσφέρει εκπληκτικές εικόνες.

Όπως αναφέρει η NASA το Webb θα λειτουργεί σαν ένας... ντετέκτιβ υπέρυθρων ακτίνων. Θα εντοπίζει το φως που δεν μπορούμε να δούμε και θα αποκαλύπτει κρυμμένες περιοχές του Σύμπαντος.

Η ιδέα για τη δημιουργία εντοπίζεται στο μακρινό πλέον 1989 και η κατασκευή του ξεκίνησε το 2004. Αρχικά είχε παρουσιαστεί ως ο διάδοχος του Hubble. Μέσα σε αυτά τα περίπου 17 χρόνια χιλιάδες επιστήμονες, τεχνικοί και μηχανικοί από συνολικά 14 χώρες δούλεψαν συνολικά 40εκατ. ώρες για να κατασκευάσουν αυτό το νέο διαστημικό μας «μάτι».

Πλέον το «Webb» είναι έτοιμο να συμβάλει στην κατανόηση της... καταγωγής του Σύμπαντος και να απαντήσει σε θεμελιώδη ερωτήματα για την ύπαρξη μας όπως το από που προήλθαμε και το αν είμαστε μόνοι μας.

Τι θα βλέπει το Webb;

Το νέο διαστημικό τηλεσκόπιο θα παρατηρεί την κάθε φάση της κοσμικής ιστορίας, συμπεριλαμβανομένων των πρώτων λάμψεων μετά το Big Bang που δημιούργησε το Σύμπαν με τους γαλαξίες, τα άστρα και τους πλανήτες που το γεμίζουν σήμερα. 

Οι τεράστιες δυνατότητες του τού επιτρέπουν να δώσει απαντήσεις για το Ηλιακό Σύστημα και να ερευνήσει αμυδρά σήματα από τους πρώτους γαλαξίες που σχηματίστηκαν 13,5 δισ. χρόνια πριν.

Οι στόχοι για το νέο τηλεσκόπιο είναι ιδιαίτερα φιλόδοξοι. Θα παραχωρείται χρόνος σε επιστήμονες απ' όλο των πλανήτη ώστε χρησιμοποιώντας το «Webb» να μπορούν να παρατηρήσουν και να αναλύσουν ένα ευρύ φάσμα πλανητών, μαύρων τρυπών, γαλαξιών, αστέρων αλλά και τη δομή του ίδιου του Σύμπαντος.

Στο σημείο που θα εστιάζει ιδιαίτερα το νέο αυτό διαστημικό τηλεσκόπιο είναι ο σχηματισμός και η εξέλιξη των πλανητών, τόσο μέσα στο Ηλιακό σύστημα όσο και εκτός από αυτό, στο τεράστιο νούμερο πλανητών που έχουν εντοπιστεί. Φυσικά το ενδιαφέρον είναι ιδιαίτερο και στοχευμένο  στους πλανήτες που βρίσκονται στη λεγόμενη «κατοικήσιμη ζωή» γύρω από κάθε άστρο. Πρόκειται για μια περιοχή στην οποία ο πλανήτης που βρίσκεται σε τροχιά γύρω από ένα αστέρι μπορεί να υποστηρίζει νερό σε υγρή μορφή στην επιφάνεια του και «λογικές» θερμοκρασίες, κάτι που σημαίνει ότι θα μπορούσε να υποστηρίξει ζωή με τη μορφή που τη γνωρίζουμε.

Το τηλεσκόπιο «Spitzer», όπως και το πρόγραμμα TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) της NASA έχουν βοηθήσει τους επιστήμονες να εντοπίσουν πιθανούς στόχους για το «Webb»,το οποίο θα μπορεί να παρατηρήσει τους συγκεκριμένους πλανήτες πέρα από τις δυνατότητες του «Spitzer». Για παράδειγμα τον Φεβρουάριο του 2017 αστρονόμοι ανακοίνωσαν την ανακάλυψη επτά πλανητών στο μέγεθος της Γης που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από ένα άστρο το οποίο είναι 40 έτη φωτός μακριά μας. Το «Spitzer» εντόπισε τους επτά πλανήτες που βρίσκονται κοντά ο ένας στον άλλο και περιστρέφονται γύρω από ένα πολύ ψυχρό αστέρι-νάνο το οποίο ονομάστηκε TRAPPIST-1 (πήρε το όνομα του από την αγαπημένη μπίρα των επιστημόνων που έκαναν την ανακάλυψη). Ένας από τους βασικούς στόχους του «Webb» είναι ο πλανήτης TRAPPIST-1e, ο οποίος βρίσκεται στο συγκεκριμένο σύστημα και θα μπορούσε να έχει νερό σε υγρή μορφή στην επιφάνεια του. Αν επιβεβαιωθεί η ύπαρξη νερού θα υπάρχουν και πιθανότητες για ζωή. Ένας ακόμα από τους πρώτους στόχους του τηλεσκοπίου είναι ο πλανήτης WASP-18b. Ένας λαμπερός «καυτός Δίας» που διαθέτει ατμόσφαιρα.

To «Webb» έχει επίσης τις δυνατότητες να χτίσει πάνω στο έργο του «Spitzer» και να ρίξει φως στα μυστήρια της διαμόρφωσης των πλανητών, να παρατηρήσει καλύτερα τους λεγόμενους καφέ νάνους, αντικείμενα που είναι πολύ μεγάλα για να είναι πλανήτες και πολύ μικρά για να είναι αστέρια.

Μπορεί επίσης να κοιτάξει μέσα στις ατμόσφαιρες των εξωπλανητών (όσοι διαθέτουν). Τα όργανα του μπορούν να πουν στους επιστήμονες αν σε κάθε ατμόσφαιρα των πλανητών αυτών υπάρχει μεθάνιο, μονοξείδιο ή διοξείδιο του άνθρακα. Τα αέρια μέσα σε αυτές τις εξωγήινες ατμόσφαιρες μπορούν να αποκαλύψουν τα δομικά υλικά της ζωής.

Άλλα αντικείμενα ενδιαφέροντος στην αρχική καμπάνια παρατήρησης του νέου διαστημικού τηλεσκοπίου είναι οι τεράστια μαύρες τρύπες στο κέντρο του γαλαξία μας, τα υπό διαμόρφωση πλανητικά συστήματα, τα φωτεινά κβάζαρ στο κέντρο των γαλαξιών και αντικείμενα στην ζώνη Κέπερ του Ηλιακού Συστήματος, όπως ο Πλούτωνας και ο Χάροντας.

Τρία κομμάτια και μια νέα τεχνική

H κατασκευή του «Webb» ήταν μια τεράστια πρόκληση. Αποτελείται από τρία βασικά στοιχεία. Το ένα είναι φυσικά το... μάτι του τηλεσκοπίου με τους φακούς και τη βάση τους. Το δεύτερο είναι ουσιαστικά το επιστημονικό εργαστήριο το οποίο θα αναλύει τις εικόνες και θα αποσαφηνίζει αν πρόκειται για φυσικό ή χημικό στοιχείο. Τέλος υπάρχει και το σκάφος και η προστατευτική ασπίδα πέντε επιστρώσεων για τον ήλιο. Η ασπίδα όταν ανοίγει πλήρως φτάνει το μέγεθος ενός γηπέδου τένις και προστατεύει τον τεράστιο φακό και τα όργανα του «Webb» από την θερμότητα του Ήλιου. Ο φακός και τα όργανα πρέπει να παραμένουν σε μια θερμοκρασία -188 βαθμών Κελσίου για να είναι λειτουργικά.

Κατά τη διαδικασία της κατασκευής του τηλεσκοπίου ήρθε και μια ανακάλυψη που θα μας ωφελήσει. Μια τεχνική που αναπτύχθηκε για να μετρά με ακρίβεια του φακούς ώστε να καθαρίζονται χρησιμοποιείται πλέον από τους χειρούργους σε επεμβάσεις ματιών. Μέσω αυτής της τεχνικής δημιουργείται ένας λεπτομερής υψηλής ανάλυσης χάρτης των ματιών του ασθενούς που βοηθά ώστε να γίνεται η επέμβαση με μεγαλύτερη ακρίβεια.

Πότε να περιμένουμε τις πρώτες εικόνες;

Μετά την εκτόξευση του από τη Γαλλική Γουιάνα το τηλεσκόπιο θα ταξιδέψει για περίπου έναν μήνα πριν μπει σε τροχεία 1,6εκατ. χιλιόμετρα μακριά από τη Γη. Μέσα σε ένα διάστημα 29 ημερών το «οριγκάμι» θα ξεδιπλωθεί για να πάρει το τελικό του σχήμα. Η διαδικασία είναι ιδιαίτερα περίπλοκη. Τα πάντα πρέπει να λειτουργήσουν τέλεια και στη σωστή χρονική σειρά. Κάθε βήμα θα ελέγχεται από τη Γη σε περίπτωση που προκύψουν ζητήματα.

Θα ακολουθήσει ένα διάστημα έξι μηνών κατά το οποίο τα όργανα θα έρθουν στη σωστή θερμοκρασία, θα ευθυγραμμιστούν και θα ρυθμιστούν. Στη συνέχεια θα γίνει ο έλεγχος της λειτουργίας τους.

Όταν ολοκληρωθεί πλέον και αυτό το βήμα το «Webb» θα ξεκινήσει την παρατήρηση του και τη συλλογή στοιχείων. Οι πρώτες εικόνες αναμένονται μέσα στο 2022. Χιλιάδες επιστήμονες περίμεναν για χρόνια το νέο διαστημικό τηλεσκόπιο και τι μπορεί να μας δείξει. Όπως χαρακτηριστικά ανάφερε εκπρόσωπος της NASA οι εικόνες και τα στοιχεία που θα μας προσφέρει το «Webb» αναμένεται να είναι τόσο εκπληκτικά που θα αλλάξουν την εικόνα που έχουμε για το Σύμπαν.