Kosmický teleskop Jamese Webba konečně u cíle - Lagrangeova bodu L2

Kosmický teleskop Jamese Webba: nový teleskop bude pracovat v infračerveném oboru spektra

Dne 25. prosince 2021 se kosmický teleskop Jamese Webba (James Webb Space Telescope) konečně dočkal svého vypuštění. Po řadě odkladů se dosud nejsložitější vědecký systém vydal na špičce rakety Ariane 5 ECA ke hvězdám. Tento nový teleskop může být doslova převratným zlomem v kosmologii. Astronomové od něj očekávají odpovědi na řadu dosud nezodpovězených otázek z oblastí nejen kosmologie, ale i z oblastí vývoje galaxií, exoplanet aj.

Nový kosmický dalekohled nese jméno Jamese E. Webba, ředitele NASA v letech 1961 - 1968, který agenturu vedl v době příprav projektu Apollo, jehož cílem bylo dopravit člověka na Měsíc. Kořeny projektu JWST sahají do roku 1989, samotný vývoj však započal až v roce 1996. Původně plánovaný rozpočet 500 miliónů USD byl však mnohonásobně překročen. V konečném součtu dosáhl 10 miliard USD. Stejně tak se měnil termín startu. O jednom z odkladů jsem na těchto stránkách psal již v roce 2010! Tedy před asi 12 lety…

JWST je pokládán za nástupce Hubbleova kosmického teleskopu. Narozdíl od HST však JWST nebude pracovat ve viditelné části spektra, ale v infračerveném oboru elektromagnetické záření v rozsahu vlnových délek od 600 do 28 000 nm. Toto okno je nejen mnohem širší, ale především umožňuje snáze pozorovat vzdálenější objekty s vysokým rudým posuvem, snáze dokáže pronikat skrze závoje prachu zakrývající řadu objektů ve vesmíru. Po řadě stránek je pozorování v IR světle výhodnější a efektivnější.

Tato velká výhoda infračerveného pozorovacího okna však s sebou nese jednu velkou technickou potíž. Celou aparaturu je potřeba chladit s pomocí tekutého hélia na velice nízkou teplotu a stínit důmyslným štítem o ploše asi 300 m². Pracovní teplota Webbova dalekohledu musí být udržována v rozmezí -223 °C až -248 °C. Aby mohly být zajištěny efektivní chlazení (odstínění nejen od záření Slunce, ale také od Země) a optimální pracovní podmínky, nebyl tento nový kosmický přístroj vypuštěn na oběžnou dráhu kolem Země, kde pracuje předchůdce HST, ale míří do jednoho z tzv. libračních center soustavy Země - Slunce, do Lagrangeova bodu L2.

Bod L2 se nachází ve vzdálenosti asi 1,5 miliónů kilometrů od Země ve směru od Slunce. Po úspěšném startu tak nový infračervený dalekohled míří právě tam. Do svého cíle má dorazit doslova každým okamžikem - v pondělí 24. ledna. Během měsíční cesty do Lagrangeova libračního bodu L2, kde se vyrovnávají gravitační síly Země a Slunce, byl dalekohled plně rozvinut. Nakonec dne 19. ledna 2022 se podařilo plně rozvinout primární i sekundární zrcadlo dalekohledu. V L2 bude mít JWST společnost. Nejen (první v L2) sondu WMAP pro výzkum reliktního záření, ale i satelit Gaia pro měření velice přesných paralax a Spektr RG pro studium vesmíru v rentgenových paprscích.

Technické parametry a rozměry Webbova dalekohledu jsou impozantní. Celé zařízení má hmotnost asi 6 500 kg, efektivní průměr primárního zrcadla je 6,5 metru, ohnisková vzdálenost 131,4 m. Vědeckým výzkumům budou sloužit důmyslné přístroje NIRCam, NIRSpec, MIRI aFine Guidance Sensor and Near Infrared Imager a Slitless Spectrograph. Primární zrcadlo Webbova dalekohledu není jednolité, jako je zrcadlo HST s průměrem 2,5 m, ale skládá se z 18 samostatných šestiúhelníkových segmentů s efektivní sběrnou plochou 25,4 m² (celková je 26,3 m²). Žebrovaná zrcadla jsou vyrobena z berylia s prakticky nulovou teplotní roztažností a měrnou hmotností pouhých 14 kg/m² (u Hubbleova teleskopu je o řád vyšší). Povrch zrcadel je pokoven 100 nm silnou vrstvou zlata. Rozměry zrcadla JWST ukazuje jedna z grafik, která je připojena k článku.

Po usazení Webbova kosmického teleskopu v L2, tedy vlastně na oběžnou dráhu kolem Slunce, bude řadu měsíců probíhat testování a ladění celé složité kosmické laboratoře. Doufám, že vše půjde podle plánu a že s v létě, patrně v červenci, dočkáme prvních dat, fotografií. Jsem velice zvědav, kam důmyslné beryliové oko s průměrem 6,5 metru Webbova dalekohledu astronomové namíří poprvé. Myslí, že se můžeme těšit na ohromnou záplavu nových objevů, z nichž některé mohou být zcela přelomové a my budeme muset své znalosti o vesmíru v řadě oblastí výrazně přehodnotit.