Hvorfor James Webb-teleskopet er NASAs hidtil mest ambitiøse rumsonde

NASA er indstillet på endnu et Apollo-øjeblik med lanceringen af ​​sit nye James Webb-rumteleskop allerede den 24. december, bortset fra komplikationer. Regneret som NASAs mest ambitiøse teleskop til dato, dets formål er fundamentalt at ændre vores forståelse af universet.

Lys tager tid at rejse. Den nærmeste stjerne på Jorden er fire lysår væk, så det billede, vi ser af den, er faktisk fire år gammelt. Det nye instrument til $10 milliarder er så kraftfuldt, at det vil give os mulighed for at se længere, i det væsentlige for at se tilbage i tiden for at se, hvordan de første stjerner og galakser opstod. Det vil også lade os kigge ind i atmosfæren på exoplaneter - hvoraf nogle er potentielt beboelige - når de passerer foran stjerner. Lyset, der filtrerer gennem atmosfæren, vil efterlade tydelige tegn på de atmosfæriske komponenter.

Mercedes López-Morales, underviser ved Institut for Astronomi og astrofysiker ved Center for Astrofysik | Harvard &Smithsonian, vil være blandt de første forskere til at bruge Webb som en del af et projekt til at observere mere end et dusin små planeter under teleskopets første cyklus. The Gazette talte med López-Morales om det nye teleskop, som blev opkaldt efter den tidligere NASA-administrator, der førte agenturet gennem Apollo-missionerne, og hvorfor det har det videnskabelige samfund så begejstret. Interviewet er redigeret for klarhed og længde.

Spørgsmål og svar:Mercedes López-Morales

GAZETTE:Kan du tale om Webb-teleskopets mission?

LÓPEZ-MORALES:James Webb-teleskopet er den vigtigste flagskibs-rummission, der nogensinde er bygget. Det betragtes som efterfølgeren til Hubble-rumteleskopet, som blev opsendt for mere end 30 år siden og fuldstændig ændrede den måde, vi forstår, hvordan universet fungerer ved ultraviolette, synlige og nær-infrarøde bølgelængder. I modsætning til synligt lys er ultraviolet og infrarødt lys skjult for det menneskelige øje, og vi har brug for specielle detektorer for at se dem. De rummer hemmelighederne bag de oprindelige galakser og den kemiske sammensætning af det ydre rum, såvel som nærliggende planeter. James Webbs egenskaber vil bringe os ud over, hvad vi lærte med Hubble ved yderligere at åbne vores øjne for det infrarøde univers. Vi vil være i stand til at studere, hvordan universet så ud i begyndelsen og bestemme, hvornår de første galakser og stjerner blev dannet. Vi vil også være i stand til at studere, hvordan og hvor i vores galakse stjerner og planeter dannes lige nu, og for første gang studere, hvad exoplaneternes atmosfærer er lavet af, og hvor ens eller forskellige exoplaneternes atmosfærer er fra atmosfærer af planeter i vores eget solsystem.

GAZETTE:Hvad gør Webb til den mest ambitiøse rumsonde, NASA nogensinde har bygget?

LÓPEZ-MORALES:En række ting. NASA har bygget dette teleskop i 25 år. Det er svært at sige, men bare som en boldgade vil jeg sige, at tusindvis af videnskabsmænd og ingeniører har arbejdet på det. Måske er den største årsag, at der er mange teknologiske fremskridt, der bliver brugt for første gang på et rumteleskop.

GAZETTE:Hvad er nogle af dem?

LÓPEZ-MORALES:En af de mest spektakulære er det primære spejl, der er 6,5 meter i diameter [mere end 21 fod], hvilket gør det til det største teleskopspejl, der nogensinde er blevet sendt ud i rummet. For at gøre det muligt at montere et så stort spejl i løfteraketten, måtte ingeniører finde på en helt ny måde at bygge spejle på. De delte dem op i et antal sekskantede stykker, hver med sin egen specifikke form, så de kunne foldes til opsendelse, og en gang i rummet folder de sig ud og låses sammen som brikker af et puslespil i dette massive og smukke spejl malet med et meget tyndt lag guld med stort set ingen mellemrum mellem stykkerne.

GAZETTE:Spejlet er en meget afgørende del af dette teleskop?

LÓPEZ-MORALES:Jeg fortæller altid folk, at spejlet er som en spand. Jo større spanden er, jo flere data kan du indsamle. Det udmønter sig i, at du ser og samler mere lys – både synligt og ikke-så-synligt. Dybest set kan du skubbe længere ind i universet og længere tilbage i tiden.

GAZETTE:Hvad ellers undrer dig ved teleskopet?

LÓPEZ-MORALES:Jeg vil sige solskjoldet. Der er to nøglekrav til teleskopet for at kunne producere højkvalitetsobservationer. Det skal holdes koldt, ved en stabil temperatur på omkring minus 200 grader Celsius [minus 328 grader Fahrenheit], og det skal forhindres i at blive blændet af sollys. Solskærmen tager sig af disse krav ved at skærme teleskopet mod solens lys og varme.

Det er et teknologisk mesterværk. Den er lavet af fem meget tynde lag belagt med aluminium, så de reflekterer lyset fra solen. Hvert lag er som et sejl. Ved opsendelsen foldes solskjoldet ind, på samme måde som teleskopets spejl, og en gang i rummet folder solskjoldet sig ud til en størrelse på omkring en tennisbane.

GAZETTE:Kan du fortælle om dit arbejde med teleskopet indtil videre, og hvad der kommer?

LÓPEZ-MORALES:En af mine primære forskningsinteresser er at forstå atmosfæren af ​​exoplaneter, som er planeter, vi har opdaget, der kredser om nærliggende stjerner i mere end to årtier nu. Vi har opdaget et par tusinde exoplaneter nu, og med det tal kan vi for første gang begynde at undersøge en række spørgsmål, som ikke var mulige at besvare før. Jeg er en del af teams, der for første gang vil søge i atmosfæren på en række exoplaneter i det infrarøde for at søge efter molekylære arter som metan, ammoniak og kulstof, magnesium og silikatforbindelser. Vi kan ikke opdage disse med nuværende teleskoper, inklusive Hubble. Tilstedeværelsen eller fraværet af sådanne kemiske arter vil fortælle, om planeterne overhovedet har atmosfærer, og hvis de har, hvad de er lavet af, og hvordan de er sammenlignet med sammensætningen af ​​lignende planeter i solsystemet.

GAZETTE:Hvad er dit største håb for dette teleskop?

LÓPEZ-MORALES:Jeg håber, at det hjælper os med at opdage ting, som vi ikke havde tænkt på, da det er sådan mange af de store gennembrud inden for videnskaben sker. Du åbner et nyt vindue og opdager, at der er en masse ny information der, som vi ikke havde overvejet. Jeg håber også, at opdagelserne vil inspirere yngre generationer på samme måde, som Hubble-billederne inspirerede mange af os, der nu er videnskabsmænd og ingeniører.