Po trwającej miesiąc podróży Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba dotarł do celu. To punkt libracyjny, zwany też punktem Lagrange’a. Takich miejsc, gdzie równoważy się przyciąganie ziemskie i słoneczne, jest pięć. Teleskop Webba cumuje w punkcie L2, który jest odległy o 1,46 miliona kilometrów od Ziemi w prostej linii od Słońca.

W punkcie L2 teleskop Webba może pracować nawet przez 15 lat

Punkt L2 nie jest doskonale stabilny. Teleskop będzie wokół niego musiał krążyć po niewielkiej orbicie. Na szczęście rakietą Ariane, która wyniosła teleskop w kosmos, udało się tak pokierować, że zaoszczędził on po drodze sporo paliwa. Astronomowie obliczają, że starczy go nawet na 15 lat pracy.

Umieszczenie teleskopu w tym miejscu ma jedną zasadniczą zaletę: Ziemia, Księżyc i Słońce znajdują się stale w tym samym fragmencie nieba. Nie przeszkadzają więc w obserwacjach tak, jak dzieje się to w przypadku bliskich teleskopów.

Na przykład teleskop Hubble’a krąży zaledwie 547 km od Ziemi. Nasza planeta przesłania mu stale połowę potencjalnego pola obserwacji. Dodatkowo musi jeszcze uwzględniać położenie Księżyca i Słońca.

Kosmiczne zimno ułatwi teleskopowi Webba obserwacje w podczerwieni

Jest jednak inny powód, dla którego jedno z najdroższych urządzeń w historii umieszczono tak daleko od Ziemi. Teleskop Webba będzie pracował także w podczerwieni.

Oddalanie się od siebie galaktyk sprawia, że światło docierające do nas z głębi kosmosu jest przesunięte właśnie ku podczerwieni. Dalekich galaktyk nawet nie widać już w świetle widzialnym. Obserwacje w tym zakresie pozwolą zajrzeć znacznie głębiej w historię Wszechświata.

Promieniowanie podczerwone emitują jednak wszystkie oddające ciepło ciała. To z tego właśnie powodu teleskop zacumował z dala od Ziemi, która także oddaje ciepło w kosmiczną przestrzeń.

Przed Słońcem z kolei teleskop chroni aż pięć warstw niezwykle cienkiej folii, z których każda odbija coraz większą część jego promieniowania. Dzięki temu temperatura zacienionej strony teleskopu Webba to zaledwie minus 211 stopni Celsjusza. Docelowo ma być jeszcze niższa i wynieść minus 233 st. C.

Teleskop Webba będzie przez pół roku ustawiał swoje zwierciadła

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba czeka jeszcze dość powolne i żmudne ustawianie luster. Jest ich osiemnaście i każde z nich musi bardzo precyzyjnie odbić światło tak, by trafiło do zwierciadła wtórnego.

Dopiero z tego zwierciadła – przez otwór w zwierciadle pierwotnym – dotrze ono do instrumentów pomiarowych. Ustawienie wykonanych z kruchego berylu i pokrytych warstwą złota sześciokątnych luster dopasowywać będzie aż 126 silniczków. Zrobią to z dokładnością do 10 nanometrów, czyli tysięcznej części grubości ludzkiego włosa.

Ten proces, jak szacują inżynierowie, potrwa nawet pół roku. Gdy się zakończy, do instrumentów teleskopu zacznie docierać światło widzialne i promieniowanie podczerwone z niespotykaną do tej pory ostrością.

Jakie urządzenia teleskopu Webba będą badać kosmos?

Gdzie trafi światło ze zwierciadeł teleskopu Webba? Na jego pokładzie znajduje się kilka instrumentów, które będą badać kosmos.

Pierwszym z nich jest NIRCam, główna kamera rejestrująca światło widzialne (od zakresu 0,6 mikrometra, czyli światła żółtego) i bliską podczerwień (do 5 mikrometrów). Będzie ona mogła zarejestrować obrazy gwiazd i galaktyk we Wszechświecie, gdy powstawały około 12 miliardów lat temu.

NIRCam jest też wyposażony w koronarograf, który może zasłonić tarczę gwiazdy i obserwować krążące wokół niej planety. Ten sam instrument pozwoli też oglądać bliższe nam obiekty w Układzie Słonecznym, które są na tyle niewielkie i odległe, że dotychczas astronomom umykały.

Na pokładzie teleskopu Webba jest też NIRSpec. To spektrograf działający w tym samym zakresie widma, co NIRCam. Będzie on analizował spektrum światła, co pozwoli na określenie temperatury i składu kosmicznych ciał.

Każdy pierwiastek czy związek chemiczny pochłania bardzo określone zakresy promieniowania. Pozostawia to odbitym świetle charakterystyczne, ciemne prążki. Na podstawie takich „odcisków palców” można będzie na przykład badać skład atmosfery odległych planet. NIRSpec będzie mógł badać aż sto różnych obiektów naraz.
 
MIRI, inny instrument, rejestruje fale podczerwone w średnim zakresie (od 5 do 28 mikrometrów). Z tego powodu jest też dodatkowo chłodzony. NIRCam to jednocześnie kamera i spektrograf. Pozwoli na obserwacje najstarszych galaktyk, odległych gwiazd i ich planet. W naszym Układzie Słonecznym – na dostrzeżenie najsłabszych komet i asteroid.

Czwarty instrument, FGS/NIRISS tak naprawdę składa się z dwóch elementów. FGS to kamera, która posłuży do kalibracji teleskopu. NIRISS zaś zbada odległe planety w zakresie bliskiej podczerwieni.

Już latem teleskop Webba prześle pierwsze, kolorowe zdjęcia na Ziemię

Ustawienie tych wszystkich instrumentów oraz zwierciadeł teleskopu potrwa około pięciu miesięcy. Gdy to już nastąpi, astronomowie pokażą nam pierwsze kolorowe zdjęcia z teleskopu Webba. Nie będą jeszcze szczególnie wartościowe dla naukowców, ale pokażą, że wszystko działa jak należy.

Gdzie skieruje się oko teleskopu Webba? To jeszcze tajemnica, której naukowcy nie chcą zdradzić. Częściowo dlatego, że nie wiadomo, kiedy dokładnie to nastąpi, więc nie wiadomo, gdzie akurat teleskop będzie skierowany.

Pierwsze pięć miesięcy pracy obserwacyjnej teleskopu Webba jest już zaplanowane co do minuty. Czas został podzielony przez specjalny komitet, który oceniał aż 1173 wnioski złożone przez badaczy. Wybrano z nich 266 takich, które mają szansę przynieść przełomowe obserwacje i odpowiedzi na fundamentalne pytania.

Jak powstawały pierwsze gwiazdy i galaktyki? Jak powstają supermasywne czarne dziury? Jak wokół gwiazd powstają planety? Czy na którejś z nich jest ciekła woda i atmosfera bogata w tlen? Odpowiedzi zaczną napływać już latem tego roku.

Źródło: Nature.