Νέα εποχή στην αστρονομία με το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb - Αυτός είναι ο διάδοχος του Hubble

Μετά από πέντε διαδοχικές αναβολές, αντίστοιχες υπερβάσεις του αρχικού προϋπολογισμού του και αφού έχουν περάσει 30 χρόνια από τον αρχικό σχεδιασμό του, ήλθε επιτέλους η ώρα - και μάλιστα ανήμερα τα Χριστούγεννα - να εκτοξευθεί το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, ο διάδοχος του Hubble, το μεγαλύτερο και το πιο εξελιγμένο που έχει ποτέ σταλεί στο διάστημα, ανοίγοντας έτσι μια νέα εποχή στην αστρονομία και στην αστροφυσική. Πρόκειται για μια αποστολή συνεργασίας της Αμερικανικής Διαστημικής Υπηρεσίας (NASA), του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA) και της Καναδικής Διαστημικής Υπηρεσίας.

Η εκτόξευση έχει προγραμματιστεί να γίνει με έναν ευρωπαϊκό πύραυλο Arian 5 λίγο μετά το μεσημέρι του Σαββάτου, στις 14:20 ώρα Ελλάδας, από το ευρωπαϊκό διαστημοδρόμιο στο Κουρού της Γαλλικής Γουινέας στη βορειοανατολική Νότια Αμερική. Αν όλα πάνε καλά, το κόστους 10 δισεκατομμυρίων δολαρίων τηλεσκόπιο θα τεθεί σε τροχιά γύρω από τον Ήλιο στο δεύτερο σημείο Lagrange ή L2, μένοντας σε περίπου σταθερή απόσταση 1,5 εκατομμυρίων χιλιομέτρων από τη Γη ή περίπου τέσσερις φορές πιο μακριά από τη Σελήνη. Συγκριτικά, το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble - που είχε εκτοξευθεί το 1990 - βρίσκεται στο ένα τρίτο αυτής της απόστασης από τον πλανήτη μας (σχεδόν 550 χιλιόμετρα).

Το James Webb αναμένεται να φτάσει στο σημείο L2 ένα μήνα μετά την εκτόξευσή του. Στη συνέχεια, θα υπάρξει μια περίοδος εγκατάστασης και προσαρμογής που θα διαρκέσει έξι μήνες. Αναμένεται να αρχίσει να συλλέγει δεδομένα και να κάνει τις πρώτες παρατηρήσεις στα μέσα του 2022.

Το τηλεσκόπιο, που κατασκευάστηκε κυρίως από την αμερικανική εταιρεία Northrop Grumman και φέρει το όνομα του επικεφαλής της NASA στη δεκαετία του 1960, είναι πολύ πιο ευαίσθητο από το Hubble και θα "βλέπει" κυρίως στο υπέρυθρο τμήμα του φάσματος, πράγμα που θα του επιτρέπει να παρατηρεί μέσα από τα νέφη σκόνης και αερίων, ενώ το Hubble λειτουργεί κυρίως στο οπτικό και υπεριώδες τμήμα του φάσματος.

Όπως αναφέρει σε άρθρο του στο ηλεκτρονικό περιοδικό "Κόsμος" του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών ο Δρ Ε. Σαριδάκης, κύριος ερευνητής του Ινστιτούτου Αστρονομίας, Αστροφυσικής, Διαστημικών Εφαρμογών και Τηλεπισκόπησης (ΙΑΑΔΕΤ/ΕΑΑ), το νέο τηλεσκόπιο θα παρέχει βελτιωμένη υπέρυθρη ανάλυση και ευαισθησία σε σχέση με το Hubble και θα χρησιμοποιηθεί σε ένα τεράστιο εύρος ερευνών στους τομείς της αστρονομίας, της αστροφυσικής και της κοσμολογίας, από τον ατμοσφαιρικό χαρακτηρισμό δυνητικά κατοικήσιμων εξωπλανητών, μέχρι την παρατήρηση μερικών από τα πιο μακρινά και παλαιότερα γεγονότα και αντικείμενα στο Σύμπαν, όπως ο σχηματισμός των πρώτων γαλαξιών.

Το James Webb έχει μάζα 6 τόνους και 6,25 φορές μεγαλύτερη συλλεκτική επιφάνεια, άρα και ευαισθησία, συγκριτικά με το Hubble. Επιπρόσθετα, έχει σημαντικά μεγαλύτερο οπτικό πεδίο, καλύπτοντας 15 φορές μεγαλύτερη περιοχή του ουρανού. Το πρωτεύον κάτοπτρό του αποτελείται από 18 εξαγωνικά τμήματα, που είναι κατασκευασμένα από επιχρυσωμένο βηρύλλιο, τα οποία ξεδιπλώνουν και προσαρμόζονται σχηματίζοντας ένα κάτοπτρο διαμέτρου 6,5 μέτρων. Το μεγαλύτερο εξάρτημα του είναι η ηλιακή ασπίδα πέντε στρωμάτων, που μειώνει την ηλιακή ακτινοβολία που φτάνει στο τηλεσκόπιο κατά ένα εκατομμύριο φορές και είναι η κύρια αιτία του μεγάλου μεγέθους του (20 επί 14 μέτρα).

Σε αντίθεση με το τηλεσκόπιο Hubble που πραγματοποιούσε παρατηρήσεις στο υπεριώδες, στο ορατό και πλησίον της υπέρυθρης περιοχής του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος (0,1 έως 1 μm), το James Webb θα μπορεί να λαμβάνει δεδομένα σε χαμηλότερη περιοχή συχνοτήτων, από το ορατό φως μεγάλου μήκους κύματος έως το μέσο υπέρυθρο (0,6 έως 28,3 μm), γεγονός που θα του επιτρέψει να παρατηρεί αντικείμενα υψηλής μετατόπισης προς το ερυθρό, και συνεπώς πολύ παλαιότερα και πολύ μακρύτερα από αυτά που μπορούσε να παρατηρήσει το Hubble.

Τα διαστημικά τηλεσκόπια έχουν το πλεονέκτημα ότι μπορούν να πραγματοποιούν παρατηρήσεις χωρίς το εμπόδιο της ατμόσφαιρας της Γης. Το James Webb, σύμφωνα με τον κ.Σαριδάκη, θα μπορεί να παρατηρεί τα πιο μακρινά αντικείμενα στο παρατηρούμενο Σύμπαν, βλέποντας 13,5 δισεκατομμύρια χρόνια πίσω στο χρόνο, καταγράφοντας το φως των πρώτων αστέρων και γαλαξιών μετά τη Μεγάλη Έκρηξη (Μπιγκ Μπανγκ), επιτρέποντας έτσι τον έλεγχο των κοσμολογικών και βαρυτικών θεωριών. Επιπλέον, θα μπορεί να παρατηρεί τις μεγάλες μαύρες τρύπες που υπάρχουν στα κέντρα των γαλαξιών, παρέχοντας στοιχεία για το σχηματισμό και την εξέλιξή τους. Επίσης, θα συλλέξει στοιχεία σχετικά με τον σχηματισμό άστρων και νέων πλανητικών συστημάτων, φαινόμενα που επειδή συμβαίνουν μέσα σε πυκνά νέφη, είναι δύσκολα ορατά.

Μία άλλη κατηγορία παρατηρήσεων που θα κάνει το James Webb, είναι οι σχετιζόμενες με τους εξωπλανήτες. Τα φασματόμετρα που διαθέτει, είναι ικανά να συλλέξουν και να αναλύσουν την ακτινοβολία που διέρχεται από την ατμόσφαιρα των εξωπλανητών, ώστε να εξαχθούν συμπεράσματα για τη χημική σύσταση τους καθώς και πιθανά ίχνη ζωής. Παράλληλα, το James Webb θα πραγματοποιεί παρατηρήσεις και στο δικό μας ηλιακό σύστημα, σχετιζόμενες με τις ατμόσφαιρες των πλανητών και όσων δορυφόρων τους διαθέτουν ατμόσφαιρα. Θα μπορεί να εστιάσει στη μελέτη του Δία και των δορυφόρων του, ειδικά του Γανυμήδη και της Ευρώπης, με τους πιθανούς ωκεανούς κάτω από την παγωμένη επιφάνεια, της Ιούς με τα κρυφά ηφαίστεια θειαφιού, αλλά και του δορυφόρου του Κρόνου Τιτάνα με τις λίμνες υδρογονανθράκων. Τέλος, καθώς οι οι δακτύλιοι του Κρόνου, αλλά και αυτοί του Ποσειδώνα, του Ουρανού και του Δία, είναι πολύ καλύτερα παρατηρούμενοι στο υπέρυθρο, το Webb αναμένεται να προσφέρει πλήθος στοιχείων σχετικά με τον σχηματισμό τους.

O αστροφυσικός δρ Αλέξης Δεληβοριάς, συνεργάτης του Ευγενιδείου Πλανηταρίου, επισημαίνει σε σχετική ανάρτηση του στην ιστοσελίδα του Ιδρύματος ότι πρόκειται για "το σπουδαιότερο ίσως διαστημικό τηλεσκόπιο της επόμενης δεκαετίας". "Έχοντας υπερβεί κατά πολύ, τόσο τον αρχικό του προϋπολογισμό, όσο και την αρχικά προβλεπόμενη ημερομηνία εκτόξευσής του, υπήρξαν σκέψεις ακόμη και για την ακύρωση του όλου προγράμματος. Ευτυχώς για την αστρονομική έρευνα, αυτό δεν συνέβη, και η διεθνής επιστημονική κοινότητα αναμένει με αγωνία την επιτυχή του εκτόξευση και τοποθέτησή του σε τροχιά γύρω από ένα σημείο, περίπου 1,5 εκατ. χλμ. μακριά από την Γη".

Τονίζει ότι "με τα δεδομένα που θα συλλέξει, θα βοηθήσει τους αστρονόμους να διερευνήσουν σχεδόν κάθε «εποχή» της εξέλιξης του Σύμπαντος, από τις πρώτες φωτεινές δομές που σχηματίστηκαν μετά την Μεγάλη Έκρηξη, μέχρι τον σχηματισμό πλανητικών συστημάτων και τον εντοπισμό εξωπλανητών, ευνοϊκών για την εμφάνιση της ζωής".

Επισημαίνει ότι "θα επιτρέψει στους αστρονόμους να διεισδύσουν σε περιοχές, οι οποίες είναι αδιαφανείς στα οπτικά τηλεσκόπια, όπως είναι τα γεμάτα σκόνη και αέρια αστρικά μαιευτήρια και τα νεογέννητα πλανητικά συστήματα. Παράλληλα, όμως, θα συλλέξει δεδομένα για τους πιο μακρινούς γαλαξίες του Σύμπαντος, συμβάλλοντας καθοριστικά στη διερεύνηση των μεγάλων κοσμολογικών ερωτημάτων, που παραμένουν αναπάντητα. Με την διεισδυτική του ματιά, θα μας ταξιδέψει ακόμη πιο μακριά στον χώρο και ακόμη πιο πίσω στον χρόνο, συγκριτικά με το γερασμένο πια Hubble, βοηθώντας τους αστρονόμους να διευρύνουν σημαντικά τις γνώσεις τους για την δημιουργία και τα πρώτα στάδια εξέλιξης των πρώτων άστρων και των πρώτων γαλαξιών του Σύμπαντος".

Η εκτόξευση θα καλυφθεί ζωντανά από την τηλεόραση της NASA και της ESA, ενώ κανείς θα μπορεί να την παρακολουθήσει επίσης μέσω Facebook, YouTube και άλλων εφαρμογών.