1/10/2022
Patrzeć dalej, widzieć wcześniej. Po co ludzkości teleskopy w kosmosie?
Autor: Mariusz Lewandowski, związany od dekady z KIRE, kierownik ds. rozwoju IT|
Nowy początek
25 grudnia 2021, o 13:20 czasu polskiego z kosmodromu w Gujanie Francuskiej wystartowała europejska rakieta ciężka Ariane 5, wspomagana dwoma boosterami. W ładowni kosmiczny teleskop Jamesa Webba, skonstruowany do obserwacji w świetle podczerwonym najodleglejszych obszarów wszechświata, jakie ludzkość może zobaczyć. Kto słyszał o teleskopie Hubble’a (a ktoś nie słyszał?), ten wie, że żadne obserwatorium na Ziemi nie dostarczyło tak dokładnych zdjęć kosmosu, jak właśnie poruszający się na niskiej orbicie okołoziemskiej (od 612 do 620 km) teleskop pracujący w zakresie światła widzialnego. Od wystrzelenia w 1990 do 2011 roku dostarczył dane, które posłużyły do napisania ponad 10 tys. prac naukowych, zdjęcia planet Układu Słonecznego, które pamiętamy z podręczników, to również jego zasługa. Pozwolił „sięgnąć wzrokiem” dalej, niż to dotychczas było możliwe, ponieważ znajdował się (i znajduje nadal) ponad ziemską atmosferą, skutecznie utrudniającą obserwację. To czyni z niego najbardziej przełomowe urządzenie dla rozwoju astronomii. Czy wystrzelony niedawno teleskop ma szansę mu dorównać, a może pokonać w tej kategorii? Zobaczymy. Jego misja zaplanowana na 5 lat z możliwością przedłużenia o kolejne 5 również może okazać się przełomowa.
Ważna
uwaga. Poniżej będę się posługiwał terminami i jednostkami
pozwalając sobie na uproszczenia i zaokrąglenia, aby w możliwie jasny i ciekawy
sposób przedstawić zagadnienie, nie rozwodząc się nad szczegółami, które
mogłyby utrudnić zrozumienie istoty tego, o czym mowa. Teraz miłośnicy
astronomii piszą w komentarzach jaka to profanacja, a ja zapraszam na dalszą
część artykułu :).
Bardzo
daleko, czyli jak daleko?
Stosowana przez nas na co dzień
jednostka metr (także z przedrostkiem kilo), dla opisania odległości ziemskich,
nie sprawdza się do tych astronomicznych. O ile jeszcze całkiem dobrze możemy
sobie wyobrazić odległość Księżyca od Ziemi – to średnio 384 400 km (jeszcze
trochę i mój samochód dojedzie na Księżyc, ma teraz 320 tys. przebiegu :) ), o
tyle do najbliższej po Słońcu gwiazdy – Proxima Centauri mamy z Ziemi
40 200 000 000 000 km (ponad 40 bilionów, czyli 40 tysięcy
miliardów). Nawet światło, które w próżni porusza się z prędkością 300 000
km na sekundę potrzebuje ponad 4 lat, aby taką odległość przebyć, dokładnie
4,24. I to jest właśnie odpowiednia jednostka odległości – rok świetlny.
1 ly (light year) » 9,5 biliona
kilometrów (9 500 000 000 000)
Możemy
też uznać, że odległość Ziemi od Słońca będzie dobrą pozaukładową jednostką
odległości – jednostką astronomiczną.
1 au (astronomical unit) » 150 milionów
kilometrów
Teraz wiedząc, że
np. Jowisz jest 5,2 raza bardziej oddalony od Słońca, niż Ziemia, łatwiej sobie
wyobrazić te odległości.
Na schemacie zachowane są proporcje wielkości planet i odległości od powierzchni
Słońca.
Astronomiczny wehikuł czasu
Naukowcy
mówią, że nowy teleskop umożliwi im obserwację odleglejszych fragmentów
wszechświata, niż kiedykolwiek wcześniej, a co za tym idzie będą obserwować to,
jak wyglądała materia miliardy lat temu, bliżej początku istnienia wszechświat.
Ale zaraz, jak to? Oni cofają się w czasie, czy tylko sobie patrzą na odległe
galaktyki? No to zastanówmy się na czym polega proces patrzenia na jakiś
obiekt:
Do Ziemi, czyli do obserwatoriów na powierzchni planety,
na orbicie (takich jak Hubble), czy bardziej oddalonych, jak Webb (w punkcie
libracyjnym L2 układu Słońce-Ziemia) dociera światło odbite przez ciała
niebieskie znajdujące się wiele lat świetlnych od obserwatora, a zatem jest to
ich wygląd sprzed wielu lat, ale także wielu tysięcy lat, wielu milionów lat,
wszystko zależy od tego, jak daleko jest obiekt i jak dobrze uda się go
zaobserwować. Teleskop Hubble’a w latach 2002 – 2012 wykonał ponad 2 tys. zdjęć
niewielkiego obszaru z gwiazdozbioru Pieca (taki tam, daleko od nas), które
zostały połączone, tworząc obraz znany jako Ekstremalnie Głębokie Pole Hubble’a.
Jest tam wiele galaktyk, a te najbardziej odległe – 13,2 mld lat świetlnych od
nas. Czyli widzimy coś, co istniało sobie 13,2 mld lat temu. Wysłało światło,
które dotarło do nas właśnie teraz (ale mamy szczęście :) ). Szacowany wiek
Wszechświata liczony od Wielkiego Wybuchu, to 13,82 mld lat. Im dalej patrzymy,
tym bliżej nam do tego okresu – okresu kształtowania się materii, a to pozwala
zrozumieć wiele procesów zachodzących teraz oraz przewidywać to, co będzie się
działo w przyszłości.
Po
co to wszystko
Mamy (my – ludzkość) pewną teorię powstania wszechświata,
ale to właśnie takie misje, jak wystrzelenie teleskopu Howarda Webba mogą nas
przybliżyć do potwierdzenia tej i innych teorii lub odkrycia czegoś nowego. To
dlatego są nie do przecenienia dla świata nauki. Dostarczają danych
(empirycznych), które pozwalają na wyciąganie wniosków i formułowanie
teorii popartych obserwacjami. To coś, czego nie mieli genialni fizycy i
astronomowie w przeszłości. Ich pracowitość, niezwykły talent i wytrwałość
musiała wystarczać – i wystarczała, czasem zaskakująco dobrze. Dziś to
ciekawość i lenistwo (no dobrze – dążenie do ułatwiania sobie życia), są i były
motorem postępu naszej cywilizacji w ostatnich 100 latach. Niezbędne do
tego obserwacje naukowe, takie jak teleskopów kosmicznych, dostarczają danych i pozwalają
dochodzić do nowych, zaskakujących odkryć. Misja teleskopu Howarda Webba może
potrwać 10,5 roku (na tyle wystarczy paliwa do manewrowania), chyba, że rakieta
Ariane 5 tak dobrze umieściła ładunek na właściwej trajektorii, że uda się
uniknąć trzeciego odpalenia silników manewrujących teleskopu i tym samym
zaoszczędzić sporo paliwa i dać szansę na przedłużenie misji. Pisząc ten
artykuł wiem już, że poszło dobrze, jak dobrze – zobaczymy.
Jeśli ktoś z Was liczył, że będzie więcej o samym teleskopie, to w ramach pocieszenia zamieszczam zdjęcie i wizualizację tych fantastycznych, przełomowych konstrukcji. Pierwszy od góry to teleskop Hubble’a, a poniżej Webba.
Jeśli przypadł Wam do gustu ten artykuł o poważnych zagadnieniach, ale utrzymany w humorystycznej konwencji, to dajcie znać w komentarzach.
Pozdrawiam ciepło wszystkich miłośników nauki.
Źródła
- https://pl.wikipedia.org/wiki/Kosmiczny_Teleskop_Jamesa_Webba [dostęp: 7.01.2022]
- https://pl.wikipedia.org/wiki/Ariane_5 [dostęp: 7.01.2022]
- https://pl.wikipedia.org/wiki/Kosmiczny_Teleskop_Hubble%E2%80%99a [dostęp: 7.01.2022]
- https://scroll.morele.net/technologia/jaki-jest-wiek-wszechswiata-jak-go-obliczono-co-o-nim-wiemy [dostęp: 8.01.2022]
- https://tech.wp.pl/naukowcy-znalezli-uklad-planetarny-nadajacy-sie-do-zamieszkania-jest-bardzo-blisko-6529497819100801a [dostęp: 8.01.2022]
- https://astronomia.fandom.com/pl/wiki/Rok_%C5%9Bwietlny [dostęp: 8.01.2022]
- https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/82/Solar-system.png [dostęp: 8.01.2022]
- https://spidersweb.pl/2021/12/kosmiczny-teleskop-jamesa-webba-idealny-start.html[dostęp: 8.01.2022]
- https://astronet.pl/wszechswiat/co-wlasciwie-zobaczy-teleskop-webba [dostęp: 8.01.2022]
