fbpx
1.4 C
София

Ето защо телескопът Джеймс Уеб е толкова важен за науката

Най-четени

Даниел Десподов
Даниел Десподовhttps://www.kaldata.com/
Ежедневен автор на новини. Увличам се от съвременни технологии, оръжие, информационна безопасност, спорт, наука и концепцията Internet of Things.

Космическият телескоп Джеймс Уеб успешно бе изведен в космоса на 25 декември миналата година и сега постепенно се приближава към своето работно място, което се намира на милион и половина километра от Земята. Всички астрономи се радват на успешния старт и предусещат какви ще бъдат резултатите от неговите изследвания, които се очаква значително да увеличат и дори да променят нашите познания за Вселената. Защо все пак той е толкова важен за науката и какви резултати можем да очакваме от него?

James Webb Space Telescope (JWST) има редица предимства, каквито изобщо нямат сега съществуващите, както и проектираните за близко бъдеще наземни космически телескопи. Изграждането на JWST продължи много дълго и проектът неведнъж бе заплашен от затваряне. Всичко започна през 1996-та година и към датата на неговото извеждане в Космоса проектът вече струваше почти 10 милиарда щ. долара. Най-характерната част на тази космическа обсерватория е нейното главно сгъваемо огледало, съставено от 18 шестоъгълни сегмента. Неговият топлинен щит също е сгъваем и JWST заедно със своите оптични компоненти изглежда като един истински космически трансформър.

Новият телескоп често е сравняван с космическия телескоп Хъбъл, който вече над 30 години служи на световната наука. Диаметърът на огледалото на Хъбъл е 2,4 метра, а на JWST – 6,5 метра. На Земята има телескопи и с по-голям размер на огледалото, но заради атмосферата те не са така полезни. Нека да се спрем върху някои аспекти на новия космически телескоп Джеймс Уеб.

Разположението

Разполагането на телескоп в космоса дава няколко сериозни преимущества. Преди всичко по този начин се избягва влиянието на земната атмосфера. Има и друг момент – космическите телескопи имат възможност за продължително натрупване на светлината по време на наблюдението. Във фотографията това се нарича скорост на затвора или времето на отворен затвор, през което светлината попада върху оптичния сензор. Използваната съвременна цифрова обработка дава възможност за сумирането на многобройни кадри на една и съща област. По този начин става възможно продължителното натрупване на фотони. Така например, популярната снимка Hubble Extreme Deep Field е направена с експозиция от 2 милиона секунди или 23 дни.

Това даде възможност да се погледне какви са били ранните времена на Вселената преди 13,2 милиарда години. Това означава че всяка една от тези заснети галактики е на възраст около 600 милиона години след Големия взрив. Телескопът Хъбъл се намира в ниска околоземна орбита, а това не е най-доброто място за подобен апарат. Земята и Слънцето пречат на наблюденията, а част от времето отива напразно заради радиационния пояс. Но този вид орбита даде възможност за техническото обслужване на този телескоп, което значително удължи времето на неговата работа.

Телескопът JWST е разположен на много по-удобно за наблюдение място – във втората точка на Лагранж L2 където гравитационните сили на Слънцето и Земята се уравновесяват. Това е космическа област при която и Земята, и Слънцето винаги остават в една и съща област на небето. Това означава, че наблюдаването на избраните обекти няма да се наложи да бъде прекъсвано на всеки 45 минути, както е при Хъбъл. JWST винаги остава с гръб към Слънцето, а това означава че всичкото останало космическо пространство е достъпно за наблюдение. А годишното движение около Слънцето дава възможност за наблюдаване на произволна точка на Вселената.

Размерът

Диаметърът на JWST е около два и половина пъти по-голям от този на Хъбъл, като това е един от най-важните параметри, определящи разделителната способност на телескопа – тоест, детайлността на снимките. Резолюцията на телескопа зависи и от дължината на вълната, която се използва при наблюдението и в тази област инфрачервеният телескоп Джеймс Уеб е малко по-слаб в сравнение с телескопите, реагиращи на видимата светлина. Дължината на вълната на видимата светлина която виждат човешките очи е средно около 0,5 микрона, докато приборите на JWST работят при честоти с дължина на вълната от 0,6 до 5 микрона. Това означава, че резолюцията на снимките от Джеймс Уеб ще бъде двойно по-голяма от тази на Хъбъл заради по-големия диаметър на главното огледало, но от друга страна ще бъде петорно по малка заради по-голямата дължина на вълната.

За сметка на това, по-големият диаметър на телескопа означава и по-голяма площ на главното огледало, което събира светлината. В това отношение JWST петорно превъзхожда Хъбъл, което значително повишава качеството на наблюденията.

Температурата

Осигуряването на подходящият топлинен режим в космоса е сложна инженерна задача. Така например, топлинната изолация на телескопа Хъбъл има за цел преди всичко да осигури стабилна температура на телескопа, независимо дали той се намира на слънчевата или сенчестата страна на околоземната орбита. От друга страна, температурата на самия Хъбъл и на неговите оптични сензори е близка стайната. За разлика от него работната температура на Джеймс Уеб е -223 градуса по Целзий. Това дава възможност за наблюдаването на много по-голям брой космически обекти, които излъчват или отразяват светлина в инфрачервения диапазон.

Топлинният щит на JWST е съставен от 5 изключителни тънки слоя и осигурява изкуствена сянка за оптичните системи на космическия телескоп, в резултат от което тяхната температура остава свръхниска. Нещо повече, един от уредите на телескопа е оборудван с активна охладителна система, която намалява температурата с още 44 градуса до -267 градуса по Целзий или 6 Келвина. По този начин се осигурява много висока чувствителност на сензорите и телескопът може не само да вижда изключително далечни обекти, но и да прецени доколко са хладни или горещи.

Светлинният обхват

Към днешен ден оптичните наблюдения се извършват на практика във всички диапазони на електромагнитното излъчване, но има няколко причини за избора именно на инфрачервената светлина за JWST. Това са междузвездното поглъщане и космологичното червено изместване. Първият ефект е предизвикан от праха в междузвездното пространство, а вторият – от разширяването на Вселената след Големия взрив.

В космоса има огромни количества прах. Въпреки че с невъоръжено око те не се виждат, една от причините на нашето небе да не сияят милиарди звезди е именно междузвездният прах. Астрономите дори са отбелязали част от небето като специална зона в плоскостта на нашата галактика, където облаците от прах са толкова плътни, че не дават възможност да се извършват наблюдения на каквито и да било обекти зад тях. Именно междузвездният прах в продължение на много дълго време не даде възможност да бъде потвърдено присъствието на свръхмасивната черна дупка в центъра на нашата галактика. Именно с помощта на инфрачервеното излъчване това бе научно потвърдено. Причината за това преимущество на инфрачервената светлина е ясна – прахът поглъща светлината с дължина на вълната, която е по-малка от размера на отделната прахова частица. Размерът на междузвездните прашинки е от 0,1 микрона до 100 микрона, като техният брой расте пропорционално на намаляването на техния размер. Тоест, при дължина на вълната на светлината от видимия диапазон, която е средно 0,5 микрона, поглъщането е несравнимо по-голямо в сравнение с инфрачервения диапазон с по-дълга дължина на вълната.

Космологичното червено отместване е друг проблем на обикновените телескопи, който не даде възможност на Хъбъл да види най-древните галактики. Нашата Вселена се разширява и това води до своеобразно разтягане на дължина на вълната от отдалечаващите се обекти. Това означава, че колкото по-древен е даден космически обект, толкова по-червен изглежда той. В един момент той окончателно излиза от видимия светлинен диапазон и навлиза в инфрачервения спектър – нещо, което Хъбъл няма как да види. Пределно ясно е, че Джеймс Уеб ще може да наблюдава изключително древни галактики.

Да допълним, че James Webb Space Telescope разполага с редица спектрометрични прибори, които ще добавят допълнителна информация към надяваме се красивите снимки. Очаква се да бъдат открити органични вещества във водните фонтани на Енцелад и Европа, да бъде определен съставът на атмосферите на относително близките до нас екзопланети и други. Напълно е възможно Джеймс Уеб да открие изключително приличаща на Земята планета, която е подходяща за заселване в случай че Земята се окаже заплашена от унищожение от някоя комета от облака на Оорт.


Коментирайте статията в нашите Форуми. За да научите първи най-важното, харесайте страницата ни във Facebook, и ни последвайте в Telegram и Viber или изтеглете приложението на Kaldata.com за Android, iOS и Huawei!

Абонирай се
Извести ме за
guest

2 Коментара
стари
нови оценка
Отзиви
Всички коментари

Нови ревюта

Подобни новини