James Webb Űrteleszkóp (JWST) – NASA infravörös távcső, a Hubble utódja

James Webb Űrteleszkóp (JWST) – NASA infravörös óriástávcső: Hubble utód 6,5 m tükrével, aranybevonattal és napellenzővel, amely feltárja a világegyetem rejtett titkait.

A James Webb Űrteleszkóp (JWST) egy olyan távcső, amelyet az űrbe juttattak; 2021. december 25-én indították útjára. Bár gyakran a Hubble utódjaként említik, valójában kiegészíti és továbbviszi a Hubble által kezdett munkát azáltal, hogy jóval mélyebben és hosszabb hullámhosszakon (infravörösben) lát. Az 1990-ben felbocsátott Hubble űrteleszkópot nem közvetlenül helyettesíti — a két távcső egymást kiegészítve ad teljesebb képet az univerzumról.

A távcsövet James E. Webbről nevezték el; ő egykor a NASA egyik igazgatója volt, és a nevéhez fűződik többek között az Apollo-program kezdeti szervezése is. A JWST fejlesztésében a NASA mellett részt vett az ESA (Európai Űrügynökség) és a CSA (Kanadai Űrügynökség) is.

A főtükör 6,5 méter (21 láb) átmérőjű lesz, amely összesen körülbelül 6–7-szer nagyobb gyűjtőfelülettel rendelkezik, mint a Hubble. Mivel ilyen nagy, 18 darab hexagonális szegmensből készült, amelyek a kilövés alatt összecsukhatók a rakéta fejterébe. A tükrök bériumötvözetből készültek, felületüket pedig az arany vékony bevonata fedi, mert az arany rendkívül hatékonyan tükrözi az infravörös sugárzást. A JWST elsősorban infravörös távcső, de a látható fény vörös tartományában is működik; a felvételek gyakran hamis színnel lesznek kódolva, hogy az emberi szem számára láthatóvá tegyük az infravörös információt. Az infravörös tartomány különösen alkalmas nagyon távoli, vöröseltolódott galaxisok, porban búvó csillagkeletkezési régiók és exobolygók légkörének vizsgálatára. Mivel a teleszkópot a lehető leghidegebb állapotban kell tartani, egy nagy, teniszpálya méretű napellenző (sunshield) védi, hogy a távcső hűvös és sötét maradjon.

Műszerek és képességek

• NIRCam – közeli infravörös kamera, fő célja mélymezős felvételek készítése és a korai galaxisok keresése.
• NIRSpec – közeli infravörös spektrográf több tucat objektum párhuzamos spektrális vizsgálatára (többobjektumos spektroszkópia).
• MIRI – közép-infravörös képalkotó és spektrográf, amely jóval hosszabb hullámhosszakat fed le; ez az instrument igényel kiegészítő hűtést (kriogenikus hűtő), hogy ~7 K körüli hőmérsékletet érjen el.
• FGS/NIRISS – finom vezérlést és kiegészítő tudományos műveleteket szolgáló rendszerek, többek között exobolygók atmoszférájának vizsgálatára alkalmas módokkal.

A JWST hullámhossz-tartománya nagyjából 0,6–28,5 mikrométer között van, így jól kiegészíti a Hubble által lefedett ultraibolya–látható tartományt. A nagy gyűjtőfelület és a hosszú hullámhosszak együtt lehetővé teszik a nagyon távoli, korai univerzumból származó fény felfogását (nagy vöröseltolódású objektumok), továbbá a porsávok mögötti csillagkeletkezési régiók és protoplanetáris korongok tanulmányozását.

Elhelyezkedés, hűtés és működés

• Az űrtávcsövet a Föld–Nap rendszer L2 Lagrange-pontja körüli pályára helyezték – ez a Földtől nagyjából 1,5 millió kilométerre fekvő pont. Itt stabil körülmények között, folyamatos napelem-irányzattal működhet.
• A többrétegű napellenző (kapton rétegek, fémes bevonatokkal) passzívan hűti a távcsövet; a napsugárzás hőjét lépcsőzetesen tükrözi vissza, így a teleszkóp oldalán uralkodó hőmérséklet a néhány tíz kelvin körüli tartományba süllyed.
• A MIRI műszer további aktív hűtést (kriogén hűtőt) használ a közép-infravörös érzékenység biztosítására.
• Ellentétben a Hubble-lel, a JWST nincs olyan pályán, amelyet emberi küldetésről könnyen el lehetne érni; ezért a karbantartás és javítás automatizált manőverekre és előre tervezett megbízhatóságra támaszkodik.

Tudományos célok és eredmények

• Kutatja az első csillagokat és galaxisokat, a kozmikus újraionizáció korszakát.
• Tanulmányozza a galaxisok szerkezetének és összetételének fejlődését az idők során.
• Vizsgálja a csillag- és bolygókeletkezési régiókat, protoplanetáris korongokat és a por hatását a megfigyelésekre.
• Exobolygók spektrumain keresztül képes atmoszférák összetételét felderíteni (víz, metán, szén-dioxid stb.).
• Számos meglepetést és új felfedezést hozott már: 2022-ben nyilvánosságra kerültek az első részletes képek és spektrumok, amelyek széles körű hatással voltak a csillagászat különböző területeire.

A JWST egy nemzetközi együttműködés eredménye, amely a NASA vezetésével, az ESA és a CSA hozzájárulásával valósult meg. Működése átalakította a korai univerzumról, a csillag- és bolygóképződésről, valamint az exobolygók atmoszféráiról szerzett ismereteinket, és továbbra is alapvető eszköze a modern asztrofizikának.

Orbit

A JWST a Földtől távoli pályán kering majd, hogy elkerülje a Föld és a Hold által sugárzott hőt. Ez a különleges pálya a Holdon túl, a Nap-Föld rendszer második Lagrange-pontjában (L2), egy stabil gravitációjú helyen van. Ez a pálya 1 500 000 kilométerre van a Földtől, vagyis körülbelül négyszer messzebb, mint a Hold. Emiatt az idő nagy részében a Föld árnyékában marad; valójában nem kerüli meg a Földet, hanem a Földdel azonos sebességgel kering a Nap körül.

JWST pálya (nem méretarányos)

Kérdések és válaszok

K: Mi az a James Webb űrteleszkóp (JWST)?

K: Ki az a James E. Webb?

K: Milyen széles a JWST főtükre?

K: Hogyan készül a JWST főtükre?

K: Milyen típusú teleszkóp a JWST?

K: Miért van a JWST arannyal bevonva?

K: Hogyan tartja magát hűvösen a JWST?

Keresés betűvel