Alguém disse uma vez: os criadores do Hubble precisam erguer um monumento em cada grande cidade da Terra. Ele tem muitos méritos. Por exemplo, com a ajuda deste telescópio, os astrônomos tiraram uma foto da galáxia muito distante UDFj-39546284. Em janeiro de 2011, os cientistas descobriram que ele está localizado além do detentor do recorde anterior - UDFy-38135539 - em cerca de 150 milhões de anos-luz. O Galaxy UDFj-39546284 está a 13,4 bilhões de anos-luz de distância de nós. Ou seja, o Hubble viu estrelas que existiam há mais de 13 bilhões de anos, 380 milhões de anos após o Big Bang. Esses objetos provavelmente não estão "vivos" por muito tempo: vemos apenas a luz de estrelas e galáxias mortas há muito tempo.
Mas, apesar de todos os seus méritos, o Telescópio Espacial Hubble é a tecnologia do milênio passado: foi lançado em 1990. Claro, a tecnologia fez grandes avanços ao longo dos anos. Se o telescópio Hubble surgisse em nosso tempo, suas capacidades teriam superado a versão original de uma forma colossal. Foi assim que surgiu James Webb.
Por que "James Webb" é útil
O novo telescópio, como seu ancestral, também é um observatório infravermelho orbital. Isso significa que sua principal tarefa será estudar a radiação térmica. Lembre-se de que objetos aquecidos a uma determinada temperatura emitem energia no espectro infravermelho. O comprimento de onda depende da temperatura de aquecimento: quanto maior for, menor será o comprimento de onda e mais intensa será a radiação.
No entanto, existe uma diferença conceitual entre os telescópios. O Hubble está em uma órbita baixa da Terra, ou seja, ele orbita a Terra a uma altitude de cerca de 570 km. James Webb será lançado em uma órbita de halo no ponto L2 Lagrange do sistema Sol-Terra. Ele vai girar em torno do Sol e, ao contrário da situação com o Hubble, a Terra não vai interferir nele. O problema surge imediatamente: quanto mais longe um objeto está da Terra, mais difícil é entrar em contato com ele, portanto, maior o risco de perdê-lo. Portanto, "James Webb" se moverá ao redor da estrela em sincronia com nosso planeta. Nesse caso, a distância do telescópio da Terra será de 1,5 milhão de km na direção oposta ao sol. Para efeito de comparação, a distância da Terra à Lua é de 384.403 km. Ou seja, se o equipamento James Webb falhar, muito provavelmente não será reparado (exceto remotamente, o que impõe sérias limitações técnicas). Portanto, um telescópio promissor se torna não apenas confiável, mas também superconfiável. Isso se deve em parte ao adiamento constante da data de lançamento.
James Webb tem outra diferença importante. O equipamento permitirá que ele se concentre em objetos muito antigos e frios que Hubble não podia ver. Assim descobriremos quando e onde surgiram as primeiras estrelas, quasares, galáxias, aglomerados e superaglomerados de galáxias.
As descobertas mais interessantes que o novo telescópio pode fazer são exoplanetas. Para ser mais preciso, estamos falando em determinar sua densidade, o que nos permitirá entender que tipo de objeto está à nossa frente e se tal planeta pode ser potencialmente habitável. Com a ajuda de James Webb, os cientistas também esperam coletar dados sobre as massas e diâmetros de planetas distantes, e isso abrirá novos dados sobre a galáxia natal.
O equipamento do telescópio permitirá detectar exoplanetas frios com temperaturas de superfície de até 27 ° C (a temperatura média na superfície do nosso planeta é de 15 ° C)."James Webb" será capaz de encontrar tais objetos localizados a uma distância de mais de 12 unidades astronômicas (ou seja, a distância da Terra ao Sol) de suas estrelas e distantes da Terra a uma distância de até 15 luz anos. Planos sérios dizem respeito à atmosfera dos planetas. Os telescópios Spitzer e Hubble foram capazes de coletar informações sobre cerca de cem envelopes de gás. Segundo especialistas, o novo telescópio será capaz de explorar pelo menos trezentas atmosferas de diferentes exoplanetas.
Outro ponto que merece destaque é a busca por hipotéticas populações estelares do tipo III, que deveriam constituir a primeira geração de estrelas que apareceram após o Big Bang. De acordo com os cientistas, essas luminárias são muito pesadas e com uma vida útil curta, que, é claro, não existem mais. Esses objetos tinham uma grande massa devido à falta de carbono necessária para a reação termonuclear clássica, na qual o hidrogênio pesado é convertido em hélio leve e o excesso de massa é convertido em energia. Além de tudo isso, o novo telescópio poderá estudar com detalhes lugares até então inexplorados onde nascem estrelas, o que também é muito importante para a astronomia.
- Pesquisa e estudo das galáxias mais antigas;
- Pesquisa de exoplanetas semelhantes à terra;
- Detecção de populações estelares do terceiro tipo;
- Exploração dos "berços das estrelas"
Características de design
O dispositivo foi desenvolvido por duas empresas americanas - Northrop Grumman e Bell Aerospace. O Telescópio Espacial James Webb é uma obra-prima da engenharia. O novo telescópio pesa 6,2 toneladas - para comparação, o Hubble tem massa de 11 toneladas, mas se o tamanho do antigo telescópio pode ser comparado a um caminhão, então o novo é comparável a uma quadra de tênis. Seu comprimento chega a 20 m, e sua altura é a mesma de um prédio de três andares. A maior parte do Telescópio Espacial James Webb é um enorme escudo solar. Essa é a base de toda a estrutura, criada a partir de um filme de polímero. De um lado é coberto com uma fina camada de alumínio, e do outro - silício metálico.
O escudo solar tem várias camadas. Os vazios entre eles são preenchidos com vácuo. Isso é necessário para proteger o equipamento de "insolação". Esta abordagem permite resfriar matrizes ultrassensíveis até –220 ° C, o que é muito importante quando se trata de observar objetos distantes. O fato é que, apesar dos sensores perfeitos, eles não podiam ver objetos devido a outros detalhes "quentes" de "James Webb".
No centro da estrutura há um grande espelho. Esta é uma "superestrutura" necessária para focalizar os feixes de luz - o espelho os endireita, criando uma imagem nítida. O diâmetro do espelho principal do telescópio James Webb é de 6,5 m e inclui 18 blocos: durante o lançamento do veículo lançador, esses segmentos terão uma forma compacta e se abrirão somente depois que a espaçonave entrar em órbita. Cada segmento possui seis cantos para aproveitar ao máximo o espaço disponível. E o formato arredondado do espelho permite a melhor focalização da luz nos detectores.
Para a fabricação do espelho, foi escolhido o berílio - um metal relativamente duro de cor cinza claro, que, entre outras coisas, se caracteriza pelo alto custo. Entre as vantagens dessa escolha está o fato de o berílio manter sua forma mesmo em temperaturas muito baixas, o que é muito importante para a coleta correta de informações.
Instrumentos científicos
A revisão de um telescópio promissor seria incompleta se não nos concentrássemos em seus principais instrumentos:
MIRI. Este é um dispositivo de infravermelho médio. Inclui uma câmera e um espectrógrafo. O MIRI inclui várias matrizes de detectores de arsênio-silício. Graças aos sensores deste dispositivo, os astrônomos esperam considerar o desvio para o vermelho de objetos distantes: estrelas, galáxias e até mesmo pequenos cometas. O redshift cosmológico é chamado de diminuição nas frequências de radiação, que é explicado pela distância dinâmica das fontes entre si devido à expansão do Universo. O mais interessante é que não se trata apenas de consertar este ou aquele objeto remoto, mas de obter uma grande quantidade de dados sobre suas propriedades.
O NIRCam, ou câmera de infravermelho próximo, é a principal unidade de imagem do telescópio. NIRCam é um complexo de sensores de mercúrio-cádmio-telúrio. A faixa de trabalho do dispositivo NIRCam é de 0,6-5 mícrons. É difícil imaginar quais segredos o NIRCam ajudará a desvendar. Os cientistas, por exemplo, querem usá-lo para criar um mapa de matéria escura usando o chamado método de lente gravitacional, ou seja, encontrar coágulos de matéria escura por seu campo gravitacional, perceptível pela curvatura da trajetória da radiação eletromagnética próxima.
NIRSpec. Sem um espectrógrafo de infravermelho próximo, seria impossível determinar as propriedades físicas de objetos astronômicos, como massa ou composição química. O NIRSpec pode fornecer espectroscopia de resolução média na faixa de comprimento de onda de 1-5 μm e espectroscopia de baixa resolução com comprimentos de onda de 0,6-5 μm. O dispositivo é composto por várias células com controle individual, o que permite focar em objetos específicos, "filtrando" as radiações desnecessárias.
FGS / NIRISS. É um par que consiste em um sensor de mira de precisão e um dispositivo de imagem de infravermelho próximo com um espectrógrafo sem fenda. Graças ao sensor de orientação de precisão (FGS), o telescópio será capaz de focar com a maior precisão possível e, graças ao NIRISS, os cientistas pretendem realizar os primeiros testes orbitais do telescópio, que darão uma idéia geral de seu estado.. Também se acredita que o dispositivo de imagem terá um papel importante na observação de planetas distantes.
Formalmente, eles pretendem operar o telescópio por cinco a dez anos. No entanto, como mostra a prática, esse período pode ser estendido indefinidamente. E "James Webb" pode nos fornecer informações muito mais úteis e simplesmente interessantes do que qualquer um poderia imaginar. Além disso, agora é impossível sequer imaginar que tipo de "monstro" substituirá "James Webb", e quanto custará sua construção.
Na primavera de 2018, o preço do projeto aumentou para US $ 9,66 bilhões inimagináveis. Para efeito de comparação, o orçamento anual da NASA é de aproximadamente US $ 20 bilhões, e o Hubble no momento da construção valia US $ 2,5 bilhões. Em outras palavras, James Webb já entrou para a história como o telescópio mais caro e um dos projetos mais caros da história da exploração espacial. Apenas o programa lunar, a Estação Espacial Internacional, os ônibus e o sistema de posicionamento global GPS custam mais. Porém, “James Webb” tem tudo pela frente: seu preço pode subir ainda mais. E embora especialistas de 17 países tenham participado de sua construção, a maior parte do financiamento ainda está nas costas dos Estados Unidos. Presumivelmente, isso continuará a ser assim.
