Διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb – Πίσω στο χρόνο μέχρι τα πρώτα άστρα που άναψαν στο Σύμπαν

Τριάντα χρόνια μετά την εκτόξευση του θρυλικού διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble, ο διάδοχός του εκτοξεύτηκε ανήμερα των Χριστουγέννων για να επεκτείνει τους ορίζοντές μας στο Σύμπαν και να ανοίξει το επόμενο κεφάλαιο στην αστρονομία.

Το James Webb, ένα θαύμα της μηχανικής που συνάντησε πολλές καθυστερήσεις και κόστισε τελικά σχεδόν 10 δισεκατομμύρια δολάρια, σχεδιάστηκε να κοιτάξει πιο μακριά από ποτέ, όχι μόνο στον χώρο αλλά και στον χρόνο.

Θα μπορέσει έτσι να διακρίνει τα πρώτα άστρα που γέμισαν με φως το Σύμπαν, να παρατηρήσει άμεσα μακρινούς εξωπλανήτες, ακόμα και να αναζητήσει σημεία ζωής στις εξωγήινες ατμόσφαιρές τους.

To James Webb, στα δεξιά, έχει μάζα 6,5 τόνους και είναι ελαφρύτερο από το Hubble. Διαθέτει όμως καθρέπτη με 6,5 φορές μεγαλύτερη επιφάνεια, ώστε να συλλέγει περισσσότερο φως (ESA/M. Kornmesser)

Το υπέρυθρο τηλεσκόπιο, συνεργασία της NASA, της ευρωπαϊκής ESA και της διαστημικής υπηρεσίας του Καναδά, εκτοξεύτηκε στις 14.20 ώρα Ελλάδας από το ευρωπαϊκό διαστημικό κέντρο του Κουρού στη Γαλλική Γουιάνα.

Θα χρειαστεί έναν μήνα για να φτάσει στην τελική του θέση, περίπου 1,6 εκατομμύρια χιλιόμετρα από τη Γη, ακολουθώντας τον πλανήτη στο ταξίδι του γύρω από τον Ήλιο.

Πίσω στον χρόνο

Τα τηλεσκόπια δεν είναι απλώς όργανα που κοιτάζουν μακριά -λειτουργούν επίσης ως χρονομηχανές που παρατηρούν το παρελθόν.

Όταν κοιτάζουμε τον Ήλιο, τον βλέπουμε όπως ήταν 8 λεπτά νωρίτερα: τόσο χρόνο χρειάστηκε το φως για να φτάσει από το άστρο μέχρι τα μάτια μας. Και όσο πιο μακριά στρέφουμε το τηλεσκόπιο, τόσο πιο πίσω στον χρόνο βλέπουμε -σχεδόν μέχρι τη γέννηση του Σύμπαντος.

Ο γαλαξίας GN-z11ο είναι ο αρχαιότερος και πιο μακρινός που έχει ανακαλύψει το Hubble. Το Webb θα καθαρίσει την εικόνα (NASA, ESA, P. Oesch, G. Brammer, P. van Dokkum, G. Illingworth)

Το Hubble είναι το τηλεσκόπιο των ρεκόρ στην παρατήρηση μακρινών, και επομένως αρχέγονων, αντικειμένων. Ο αρχαιότερος γαλαξίας που έχει ανακαλύψει σχηματίστηκε μόλις 400 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη και το φως του ταξίδευε 13,4 δισεκατομμύρια χρόνια μέχρι να φτάσει στο τηλεσκόπιο (και όχι, η πραγματική απόσταση αυτού του γαλαξία από τη Γη δεν είναι 13,4 δισ. έτη φωτός. Λόγω της διαστολής του Σύμπαντος, αυξηθηκε στα 32 δισ. έτη φωτός).

Και εγένετο φως – ορατό και υπέρυθρο

Το Webb, εκατό φορές ισχυρότερο από τον προκάτοχό του στην παρατήρηση υπέρυθρης ακτινοβολίας, σχεδιάστηκε να καταρρίψει το ρεκόρ φτάνοντας μέχρι τα 100-250 εκατομμύρια χρόνια από τη γέννηση του Σύμπαντος. Περίπου εκείνη την εποχή εκτιμάται ότι σχηματίστηκαν τα πρώτα άστρα και οι γαλαξίες από μια απέραντη μάζα σκοτεινού αερίου.

Κάποια από αυτά τα αρχέγονα άστρα γεννήθηκαν τόσο μακριά από τη θέση της σημερινής Γης ώστε το φως τους ακόμα ταξιδεύει για να μας φτάσει. Όμως, στην πορεία δισεκατομμυρίων ετών, το φως αυτό αλλοιώθηκε, λόγω ενός φαινομένου που ονομάζεται «μετατόπιση προς το ερυθρό», και το μόνο που απομένει είναι ένα θερμικό ίχνος υπέρυθρης ακτινοβολίας. Το Hubble αδυνατεί να δει πίσω εκείνη την εποχή επειδή σχεδιάστηκε να βλέπει κυρίως υπεριώδες και ορατό φως και προσφέρει περιορισμένες δυνατότητες στο υπέρυθρο.

Η φασματική υπογραφή του Ήλιου, πάνω, σε σύγκριση με το φάσμα μακρινού γαλαξία. Το φως έχει υποστεί μετατόπιση προς την πλευρά του ερυθρού, λόγω της διαστολής του Σύμπαντος που κάνει τους γαλαξίες να απομακρύνονται μεταξύ τους. Όσο πιο μακρινός ο γαλαξίας, τόσο μεγαλύτερη η μετατόπιση προς το ερυθρό (Georg Wiora / CC BY-SA 3.0)

Το Webb σχεδιάστηκε για παρατηρήσεις σε ένα τμήμα του φάσματος από το βαθυκόκκινο ορατό φως και μεγάλο μέρος του υπέρυθρου. Διαθέτει επίσης πολύ μεγαλύτερο κάτοπτρο από ό,τι το Hubble, και θα μπορεί έτσι να διακρίνει τα ίχνη ακόμα και των αρχαιότερων γαλαξιών.

Η υπέρυθρη όραση επιτρέπει στο Webb να κοιτάζει μακριά, επιπλέον όμως του επιτρέπει να βλέπει μέσα από αδιαφανή σύννεφα αερίων και σκόνης, ώστε να διακρίνει άστρα και άλλα αντικείμενα που κρύβονται μέσα στο σύννεφο ή πίσω του.

To νεφέλωμα Mystic Mountain στον αστερισμό της Τρόπιδας δείχνει υπέροχο στο ορατό φως. Όμως ακόμα και η αδύναμη υπέρυθρη όραση του Hubble αποκαλύπτει ότι μέσα και πίσω από τα πέπλα αερίου και σκόνης κρύβονται μυριάδες ακόμα άστρα (NASA/ESA/M. Livio & Hubble 20th Anniversary Team)

Ακόμα, η υψηλή ανάλυση του Webb θα του επιτρέψει να εξετάσει καλύτερα από ποτέ πλανήτες εκτός του Ηλιακού Συστήματος. Φασματικές αναλύσεις θα μπορούσαν να αποκαλύψουν αν οι ατμόσφαιρες αυτών των εξωπλανητών διαθέτουν τα κατάλληλα συστατικά για ζωή, ή, δυνητικά, αν φέρουν ενδείξεις ζωής.

Ανοίγοντας τα μάτια της επιστήμης στα υπέρυθρα θαύματα που κρύβονται εκεί έξω, το Webb θα συμπληρώσει και θα επεκτείνει την εικόνα μας για το Σύμπαν. Σχεδόν μέχρι την αρχή του παντός.