19 lutego to Dzień Nauki Polskiej. Jako datę tego święta wyznaczono dzień urodzin Mikołaja Kopernika w uznaniu jego wybitnych zasług na polu astronomii. Ten dzień ma stanowić inspirację do pójścia w ślady polskich badaczy oraz wzmacniać zainteresowania nauką. Z tej okazji zaglądamy w... młody Wszechświat.

Celami misji kosmicznego teleskopu Jamesa Webba (JWST) są obserwacje pierwszych gwiazd powstałych po Wielkim Wybuchu, badanie formowania się i ewolucje galaktyk, badanie powstawania gwiazd i systemów planetarnych.

Niedawny start teleskopu JWST spowodował poruszenie wśród miłośników astronomii. Pierwszym skojarzeniem jest kontynuacja trwającej od 32 lat misji teleskopu Hubble'a (HST). O tym, jak te dwa obserwatoria różnią się od siebie, wyjaśnia dr hab. Marcin Wieśniak, prof. UG z Wydziału Matematyki, Fizyki i Informatyki UG.

Pierwsze różnice widoczne są już  przy pierwszym spojrzeniu.  HST ma postać tuby kojarzącej się z klasycznym wyobrażeniem teleskopu. Klasyczny wygląd podkreśla przednia klapa, o tym, że jest to satelita przypominają głównie panele słoneczne. JWST wygląda bardziej jak rekwizyt z filmu science fiction, ma goły układ złotych luster umieszczony na wielkiej platformie, która zapewni dodatkową izolację od światła. Za lustrem głównym schowany jest zestaw czułych kamer i spekrometrów.

Różnica dotyczy też rozmiaru. Teleskop Hubble'a ma lustro o imponującej średnicy 2,4 m. Po jego starcie okazało się jednak, że produkcja bardzo dużych luster wyszlifowanych z dokładnością do kilkudziesięciu atomów może być kłopotliwa. Powstało kilka bardzo dużych teleskopów, w których główne lustro jest pocięte na mniejsze kawałki, z których każdy jest szlifowany osobno.

To idealne rozwiązanie dla dużego teleskopu kosmicznego, gdyż lustro można zwinąć, dzięki czemu ładunek rakiety nośnej ma istotnie mniejsze wymiary. Jednak teraz, gdy teleskop dotarł już na swoje miejsce, obsługę czekają długie miesiące precyzyjnej kolimacji całego sześciometrowego układu.

Wzrost wielkości teleskopu wcale nie musi oznaczać bardzo radykalnej poprawy rozdzielczości zdjęć. Ta jest odwrotnie proporcjonalna do długości obserwowanej fali i, owszem, da się stworzyć przyrządy o rozdzielczości 5 czy 10 razy większej niż dotychczas, ale to wciąż za mało, by robić zdjęcia tarcz planet pozasłonecznych, czy nawet innych gwiazd.

Na Ziemi astronomowie prześcigali się w koncepcjach wielkich teleskopów (Large, Very Large, Giant, Extremely Large, Overwelmingly Large) ale 100 m średnicy to granice naszych realnych możliwości. To nadal za mało, by widzieć nawet gwiazdy jako niepunktowe obiekty.

Dodatkowo, o ile HST zapisał się w historii serią pięknych zdjęć w świetle widzialnym, o tyle JWST nie będzie miał takiej szansy, gdyż będzie czuły na kolor czerwony i bliską podczerwień. Jest to podyktowane głównym celem misji, czyli obserwacją najstarszych galaktyk. Zgodnie z prawem Hubble'a, im dalej od nas znajduje się galaktyka, tym szybciej się od nas oddala i tym bardziej jej światło jest przesunięte ku czerwieni.

Dodatkowo światło najodleglejszych galaktyk jest bardzo słabe. JWST musi więc do swoich obserwacji zebrać dużo niskoenergetycznych, długich fal podczerwonych. Nagrodą za ten trud będzie możliwość zaobserwowania jak galaktyki kształtują się w foremne elipsoidy i spirale. Dosłownie zajrzymy w młody Wszechświat. Inne zadanie, w którym teleskop Webba będzie niezastąpiony to szukanie wody i substancji organicznych w atmosferach egzoplanet.

Istotną różnicą jest również położenie instrumentów. Teleskop Hubble'a krąży po orbicie Ziemi na wysokości ok. 616 km. Dzięki temu można było wykonać pięć misji serwisowych, podczas których dostarczano nowe kamery, elementy optyki i paliwo dla silniczków manewrowych. HST ma pozostać w służbie jeszcze kilkanaście lat.

JWST został umieszczony w punkcie Lagrange'a L2 układu Ziemia-Słońce. Będzie oddalony od Nas o 1,5  mln km, a nasza planeta posłuży za ekran promieniowania słonecznego. Wcześniej swoje zadania wypełniało tam kosmiczne obserwatorium im. Williama Hershela. Duża odległość bardzo utrudnia wszelkie misje, nawet dostarczanie paliwa, a położenie teleskopu trzeba będzie nieustannie korygować, gdyż punkt L2 jest niestabilny. Z tych powodów długość misji przewidziano na 10 lat. Ponieważ jednak jest to duży instrument, ta dekada odpowiada kilkudziesięciu latom pracy teleskopu Hubble'a.

19 lutego o godz. 11.00 i 12.00 w Hevelianum zaprezentowane będą dokonania gdańskich naukowców. W rozmowie wezmą udział laureatki Nagrody Naukowej Miasta Gdańska im. Jana Heweliusza: prof. Małgorzata Omilanowska-Kiljańczyk (kategoria nauk humanistycznych i społecznych) i prof. Ewa Łojkowska (kategoria nauk ścisłych i przyrodniczych), które zgodziły się opowiedzieć o swojej ścieżce naukowej, dorobku i inspiracjach.

Rozmowy na Facebooku i YouTube Hevelianum 19 lutego (sobota), godz. 11.00 i 12.00.

Patronat medialny: Trojmiasto.pl, MEiN, Stowarzyszenie Społeczeństwo i nauka SPIN.

Foto: Wikimedia, archiwum