Fantasmas del espacio profundo
Alguien dijo una vez: los creadores del Hubble necesitan erigir un monumento en todas las ciudades importantes de la Tierra. Tiene muchos méritos. Por ejemplo, con la ayuda de este telescopio, los astrónomos han tomado una fotografía de la muy distante galaxia UDFj-39546284. En enero de 2011, los científicos descubrieron que se encuentra más lejos que el poseedor del récord anterior, UDFy-38135539, en unos 150 millones de años luz. La galaxia UDFj-39546284 está a 13.400 millones de años luz de distancia de nosotros. Es decir, Hubble vio estrellas que existían hace más de 13 mil millones de años, 380 millones de años después del Big Bang. Es probable que estos objetos no estén "vivos" durante mucho tiempo: solo vemos la luz de estrellas y galaxias muertas hace mucho tiempo.
Pero a pesar de todos sus méritos, el telescopio espacial Hubble es la tecnología del último milenio: fue lanzado en 1990. Por supuesto, la tecnología ha avanzado mucho a lo largo de los años. Si el telescopio Hubble apareció en nuestro tiempo, sus capacidades habrían superado a la versión original de una manera colosal. Así es como surgió James Webb.
Por qué es útil "James Webb"
El nuevo telescopio, al igual que su antepasado, también es un observatorio de infrarrojos en órbita. Esto significa que su principal tarea será estudiar la radiación térmica. Recuerde que los objetos calentados a cierta temperatura emiten energía en el espectro infrarrojo. La longitud de onda depende de la temperatura de calentamiento: cuanto más alta es, más corta es la longitud de onda y más intensa es la radiación.
Sin embargo, existe una diferencia conceptual entre los telescopios. El Hubble está en órbita terrestre baja, es decir, orbita la Tierra a una altitud de unos 570 km. James Webb se lanzará a una órbita de halo en el punto L2 Lagrange del sistema Sol-Tierra. Girará alrededor del Sol y, a diferencia de la situación con el Hubble, la Tierra no interferirá con él. El problema surge de inmediato: cuanto más lejos está un objeto de la Tierra, más difícil es contactarlo, por lo tanto, mayor es el riesgo de perderlo. Por lo tanto, "James Webb" se moverá alrededor de la estrella en sincronía con nuestro planeta. En este caso, la distancia del telescopio a la Tierra será de 1,5 millones de km en la dirección opuesta al Sol. En comparación, la distancia de la Tierra a la Luna es de 384,403 km. Es decir, si el equipo James Webb falla, lo más probable es que no se pueda reparar (excepto de forma remota, lo que impone serias limitaciones técnicas). Por lo tanto, un telescopio prometedor no solo se hace confiable, sino también súper confiable. Esto se debe en parte al constante aplazamiento de la fecha de lanzamiento.
James Webb tiene otra diferencia importante. El equipo le permitirá concentrarse en objetos muy antiguos y fríos que Hubble no pudo ver. De esta manera averiguaremos cuándo y dónde aparecieron las primeras estrellas, quásares, galaxias, cúmulos y supercúmulos de galaxias.
Los hallazgos más interesantes que puede realizar el nuevo telescopio son los exoplanetas. Para ser más precisos, estamos hablando de determinar su densidad, lo que nos permitirá comprender qué tipo de objeto hay frente a nosotros y si dicho planeta puede ser potencialmente habitable. Con la ayuda de James Webb, los científicos también esperan recopilar datos sobre las masas y los diámetros de los planetas distantes, y esto abrirá nuevos datos sobre la galaxia de origen.
El equipo del telescopio permitirá detectar exoplanetas fríos con temperaturas superficiales de hasta 27 ° C (la temperatura media en la superficie de nuestro planeta es de 15 ° C)."James Webb" podrá encontrar tales objetos ubicados a una distancia de más de 12 unidades astronómicas (es decir, la distancia de la Tierra al Sol) de sus estrellas y distantes de la Tierra a una distancia de hasta 15 luces. años. Los planes serios se refieren a la atmósfera de los planetas. Los telescopios Spitzer y Hubble pudieron recopilar información sobre un centenar de envolturas de gas. Según los expertos, el nuevo telescopio podrá explorar al menos trescientas atmósferas de diferentes exoplanetas.
Otro punto que vale la pena destacar es la búsqueda de poblaciones estelares hipotéticas de tipo III, que deberían constituir la primera generación de estrellas que apareció después del Big Bang. Según los científicos, se trata de luminarias muy pesadas con una vida útil corta, que, por supuesto, ya no existen. Estos objetos tenían una gran masa debido a la falta de carbono necesario para la reacción termonuclear clásica, en la que el hidrógeno pesado se convierte en helio ligero y el exceso de masa se convierte en energía. Además de todo esto, el nuevo telescopio podrá estudiar en detalle lugares previamente inexplorados donde nacen las estrellas, lo que también es muy importante para la astronomía.
- Búsqueda y estudio de las galaxias más antiguas;
- Búsqueda de exoplanetas similares a la Tierra;
- Detección de poblaciones estelares del tercer tipo;
- Exploración de las "cunas estelares"
Caracteristicas de diseño
El dispositivo fue desarrollado por dos empresas estadounidenses: Northrop Grumman y Bell Aerospace. El telescopio espacial James Webb es una obra maestra de la ingeniería. El nuevo telescopio pesa 6.2 toneladas, en comparación, el Hubble tiene una masa de 11. Pero si el viejo telescopio se puede comparar en tamaño con un camión, entonces el nuevo es comparable a una cancha de tenis. Su longitud alcanza los 20 m, y su altura es la misma que la de un edificio de tres plantas. La mayor parte del telescopio espacial James Webb es un enorme protector solar. Esta es la base de toda la estructura, creada a partir de una película de polímero. Por un lado está cubierto con una fina capa de aluminio y, por el otro, con silicio metálico.
El parasol tiene varias capas. Los huecos entre ellos se llenan de vacío. Esto es necesario para proteger el equipo de un "golpe de calor". Este enfoque permite enfriar matrices ultrasensibles hasta –220 ° C, lo cual es muy importante cuando se trata de observar objetos distantes. El caso es que, a pesar de los sensores perfectos, no pudieron ver objetos debido a otros detalles "calientes" de "James Webb".
En el centro de la estructura hay un enorme espejo. Esta es una "superestructura" que se necesita para enfocar los rayos de luz: el espejo los endereza, creando una imagen clara. El diámetro del espejo principal del telescopio James Webb es de 6,5 m. Incluye 18 bloques: durante el lanzamiento del vehículo de lanzamiento, estos segmentos tendrán una forma compacta y se abrirán solo después de que la nave espacial haya entrado en órbita. Cada segmento tiene seis esquinas para aprovechar al máximo el espacio disponible. Y la forma redondeada del espejo permite el mejor enfoque de la luz en los detectores.
Para la fabricación del espejo, se eligió el berilio, un metal relativamente duro de color gris claro que, entre otras cosas, se caracteriza por un alto costo. Entre las ventajas de esta elección está el hecho de que el berilio conserva su forma incluso a temperaturas muy bajas, lo que es muy importante para la correcta recopilación de información.
Instrumentos cientificos
La revisión de un prometedor telescopio quedaría incompleta si no nos centramos en sus principales instrumentos:
MIRI. Este es un dispositivo de infrarrojos medios. Incluye cámara y espectrógrafo. MIRI incluye varios conjuntos de detectores de arsénico-silicio. Gracias a los sensores de este dispositivo, los astrónomos esperan considerar el corrimiento al rojo de objetos distantes: estrellas, galaxias e incluso pequeños cometas. El corrimiento al rojo cosmológico se denomina disminución de las frecuencias de radiación, que se explica por la distancia dinámica de las fuentes entre sí debido a la expansión del Universo. Lo más interesante es que no se trata solo de arreglar tal o cual objeto remoto, sino de obtener una gran cantidad de datos sobre sus propiedades.
La NIRCam, o cámara de infrarrojo cercano, es la unidad de imagen principal del telescopio. NIRCam es un complejo de sensores de mercurio-cadmio-telurio. El rango de trabajo del dispositivo NIRCam es de 0,6 a 5 micrones. Es difícil siquiera imaginar qué secretos ayudará a desentrañar NIRCam. Los científicos, por ejemplo, quieren usarlo para crear un mapa de materia oscura utilizando el llamado método de lente gravitacional, es decir, encontrando coágulos de materia oscura por su campo gravitacional, perceptible por la curvatura de la trayectoria de la radiación electromagnética cercana.
NIRSpec. Sin un espectrógrafo de infrarrojo cercano, sería imposible determinar las propiedades físicas de los objetos astronómicos, como la masa o la composición química. NIRSpec puede proporcionar espectroscopia de resolución media en el rango de longitud de onda de 1-5 μm y espectroscopia de baja resolución con longitudes de onda de 0,6-5 μm. El dispositivo consta de muchas celdas con control individual, lo que le permite enfocarse en objetos específicos, "filtrando" la radiación innecesaria.
FGS / NIRISS. Es un par que consta de un sensor de puntería de precisión y un dispositivo de imágenes de infrarrojo cercano con un espectrógrafo sin rendija. Gracias al sensor de guía de precisión (FGS), el telescopio podrá enfocar con la mayor precisión posible, y gracias a NIRISS, los científicos pretenden realizar las primeras pruebas orbitales del telescopio, que darán una idea general de su estado.. También se cree que el dispositivo de imágenes jugará un papel importante en la observación de planetas distantes.
Formalmente, tienen la intención de operar el telescopio durante cinco a diez años. Sin embargo, como muestra la práctica, este período puede extenderse indefinidamente. Y "James Webb" puede proporcionarnos información mucho más útil y simplemente interesante de lo que nadie podría imaginar. Además, ahora es imposible siquiera imaginar qué tipo de "monstruo" reemplazará a "James Webb" y cuánto costará su construcción.
En la primavera de 2018, el precio del proyecto aumentó a unos inimaginables $ 9,66 mil millones. En comparación, el presupuesto anual de la NASA es de aproximadamente $ 20 mil millones, y el Hubble en el momento de la construcción valía $ 2,5 mil millones. En otras palabras, James Webb ya ha pasado a la historia como el telescopio más caro y uno de los proyectos más caros de la historia de la exploración espacial. Solo el programa lunar, la Estación Espacial Internacional, los transbordadores y el sistema de posicionamiento global GPS cuestan más. Sin embargo, “James Webb” lo tiene todo por delante: su precio puede subir aún más. Y aunque en su construcción participaron expertos de 17 países, la mayor parte de la financiación aún recae sobre los hombros de Estados Unidos. Es de suponer que esto seguirá siendo así.
