James Webb (JWST): Vesmírny teleskop — infračervené observatórium
James Webb (JWST) — revolučný infračervený vesmírny teleskop: 6,5 m zrkadlo, zlaté povrchy, hlboký pohľad do minulosti vesmíru a objavy presahujúce Hubblea.
Vesmírny teleskop Jamesa Webba (JWST) je veľké vesmírne observatórium určené na pozorovanie v infračervenej časti spektra. Bol navrhnutý ako nástupca a doplnok Hubblovho vesmírneho ďalekohľadu, ktorý bol vypustený v roku 1990. JWST bol úspešne vypustený 25. decembra 2021 a bol umiestnený na obežnú dráhu okolo bodu L2 Slnko–Zem, približne 1,5 milióna kilometrov od Zeme.
Zrkadlo a konštrukcia
Hlavné zrkadlo má priemer 6,5 metra a pozostáva z 18 šesťuholníkových segmentov vyrobených z berylia a potiahnutých tenkou vrstvou zlata, ktoré veľmi dobre odráža infračervené žiarenie. Vďaka veľkému zrkadlu má JWST približne 6–7× väčšiu zbernú plochu než Hubble, čo mu umožňuje zachytiť slabšie a vzdialenejšie objekty. Zrkadlo je dostatočne veľké na to, aby sa pred štartom zložilo do rozmerov nosnej rakety a po oddelení zostavenia sa rozložilo v priebehu nasadenia.
Infračervené pozorovania a chladiaci systém
JWST je primárne infračervený teleskop, citlivý približne na vlnové dĺžky od blízkeho infračerveného (okolo 0,6 μm) až po stredné infračervené (do ~28 μm). Z tohto dôvodu sa mnohé snímky zhotovujú v rozsahu, ktorý ľudské oko nevníma, a sú následne zobrazené pomocou falošnej farby, aby sme ich mohli vidieť a analyzovať. Aby prístroje pracovali s čo najmenším vlastným tepelným šumom, celý teleskop je chránený veľkou päťvrstvovou slnečnou clonou, ktorá je približne veľkosti tenisového kurtu. Táto clona drží optiku v chlade, pričom zrkadlo a niektoré prístroje dosahujú teploty len niekoľkých desiatok kelvinov; najcitlivejší prístroj MIRI je navyše aktívne chladený kryokompresorom na teploty okolo 7 K.
Nástroje (hlavné prístroje)
- NIRCam – blízke infračervené kamery pre zobrazovanie a detekciu prvých galaxií (približne 0,6–5 μm).
- NIRSpec – spektrograf pracujúci v blízkom infračervenom, schopný robiť spektrá mnohých objektov naraz (mikrospínacie mriežky).
- MIRI – stredne infračervený prístroj poskytujúci zobrazovanie a spektroskopiu v rozsahu približne 5–28 μm (vyžaduje aktívne chladenie).
- FGS/NIRISS – jemný navádzač (Fine Guidance Sensor) pre presné bodovanie a súčasne vedecký prístroj NIRISS pre špeciálne pozorovania, vrátane štúdia exoplanetárnych atmosfér a interferometrických techník.
Nasadenie a orbitálne umiestnenie
Po štarte musel JWST prejsť komplexným sekvenčným rozložením: rozvinutie slnečnej clony, rozloženie zrkadlových segmentov a presná optická fázová kalibrácia. Potom sa teleskop umiestnil do stabilnej halo-orbity okolo Lagrangeovho bodu L2, kde Slnko, Zem a Mesiac ležia prakticky za jeho slnečnou clonou. Tento bod poskytuje stabilné tepelné prostredie a dobré podmienky na dlhodobé pozorovania bez častých prerušení.
Vedecké ciele
Hlavné vedecké úlohy JWST zahŕňajú:
- Štúdium prvých hviezd a galaxií, ktoré vznikli po Veľkom tresku (tzv. „first light“ a raná kozmogonická éra).
- Výskum vývoja galaxií a tvorby hviezd v prítomnej i minulých epochách.
- Štúdium tvorby hviezd, protoplanetárnych diskov a chemického zloženia miest, kde sa tvoria planéty.
- Analýza atmosfér exoplanét pomocou spektroskopie s cieľom zisťovať zložky ako voda, oxid uhličitý, metán a iné molekuly.
- Výskum objektov v našej slnečnej sústave pri infračervených vlnových dĺžkach.
Partneri, prevádzka a životnosť
Projekt je medzinárodnou spoluprácou vedenou NASA v spolupráci s európskou (ESA) a kanadskou (CSA) vesmírnou agentúrou. Prevádzka a plánovanie vedeckých programov zabezpečuje tím odborníkov z viacerých inštitúcií. Plánovaná životnosť závisí od množstva paliva, ktorým teleskop disponuje na udržiavanie svojej orbity a na korekcie; v praxi sa počíta s niekoľkými rokmi až desiatkami rokov prevádzky, pričom miera dostupného paliva a technický stav rozhodujú o dĺžke misie.
JWST priniesol a pokračuje prinášať zásadné nové poznatky o vesmíre vďaka svojej vysokej citlivosti v infračervenom pásme a veľkému zrkadlu. Spolu s ďalšími teleskopmi, vrátane Hubblovho, tvorí silný nástroj na pochopenie pôvodu a vývoja kozmických štruktúr.
Model JWST v životnej veľkosti predstavený na stretnutí AAS v roku 2007 v Seattli, Washington. Je vysoký dve poschodia a váži niekoľko ton. Kredit: Rob Gutro, NASA/GSFC.
Orbita
JWST bude na obežnej dráhe ďaleko od Zeme, aby sa vyhol teplu vyžarujúcemu zo Zeme a Mesiaca. Táto špeciálna obežná dráha sa nachádza za Mesiacom, v druhom Lagrangeovom bode (L2) sústavy Slnko-Zem, v mieste stabilnej gravitácie. Táto obežná dráha je od Zeme vzdialená 1 500 000 kilometrov, čo je približne štyrikrát ďalej ako Mesiac. Vďaka tomu je väčšinu času v zemskom tieni; v skutočnosti neobieha okolo Zeme, ale obieha okolo Slnka rovnakou rýchlosťou ako Zem.
Obežná dráha JWST (bez mierky)
Otázky a odpovede
Otázka: Čo je vesmírny teleskop Jamesa Webba (JWST)?
Odpoveď: JWST je teleskop, ktorý bol vypustený 25. decembra 2021 a je náhradou za Hubblov vesmírny teleskop.
Otázka: Kto je James E. Webb?
Odpoveď: James E. Webb je riaditeľ NASA, ktorý vytvoril program Apollo, vďaka ktorému sa astronauti dostali na Mesiac, a práve po ňom je teleskop pomenovaný.
Otázka: Aké široké je hlavné zrkadlo JWST?
Odpoveď: Hlavné zrkadlo JWST je široké 6,5 metra (21 stôp), čo je šesťkrát väčšia plocha ako Hubblov vesmírny teleskop.
Otázka: Ako je vyrobené hlavné zrkadlo JWST?
Odpoveď: Hlavné zrkadlo JWST je vyrobené z 18 častí, ktoré sa počas štartu zložia do seba, aby sa zmestili do rakety.
Otázka: Aký druh teleskopu je JWST?
Odpoveď: JWST je hlavne infračervený teleskop, ale pracuje aj v červenej časti viditeľného svetla.
Otázka: Prečo je JWST pokrytý zlatom?
Odpoveď: JWST je pokrytý zlatom, pretože zlato veľmi dobre odráža infračervené žiarenie.
Otázka: Ako sa JWST udržiava v chlade?
Odpoveď: JWST je chránený veľkou slnečnou clonou veľkosti tenisového kurtu, ktorá ho udržiava v chlade a tme, a musí byť čo najchladnejší, pretože infračervené videnie sa dá použiť na pozorovanie tepelného žiarenia.
Prehľadať