Το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble
Της αστροφυσικού Ελένης Χατζηχρήστου (δημοσιεύθηκε στο site : www.pemptousia.gr)
Η γνώση μας για το Σύμπαν που μας περιβάλλει και του οποίου αποτελούμε μέρος, μεγάλωσε με εκθετικούς ρυθμούς σε χρόνο που αντιστοιχεί στην διάρκεια μιας και μόνο ανθρώπινης ζωής. Παρ’ όλα αυτά, θεμελιώδη ερωτήματα παραμένουν ακόμα αναπάντητα: Ποιό είναι το σχήμα του Σύμπαντος; Πώς ανέπτυξε το Σύμπαν την σημερινή χημική του σύσταση; Τι είναι η σκοτεινή ύλη; Πότε δημιουργήθηκαν τα πρώτα αστέρια και οι γαλαξίες; Δεν τα έχουμε ακόμα δει. Πώς δημιουργούνται πλανητικά συστήματα γύρω από νεογέννητα αστέρια;
Μόλις πριν από 50 χρόνια δεν υπήρχε επίσημη χρηματοδότηση για την εξερεύνηση του διαστήματος. Για πρώτη φορά το 1946 ακούστηκαν οι πρώτες ιδέες για την δημιουργία ενός διαστημικού τηλεσκόπιου, που μισό αιώνα αργότερα θα οδηγούσε στην ανακάλυψη καινούργιων φαινομένων και θα άλλαζε ριζικά τις απόψεις των επιστημόνων για την γέννηση και την εξέλιξη του Σύμπαντος και την έννοια του χωρόχρονου. Το 1970 πάρθηκε η απόφαση για την δημιουργία του πρώτου διαστημικού τηλεσκοπίου, που αργότερα θα έπαιρνε το όνομα του πατέρα των γαλαξιών, Edwin Hubble. Ένα τηλεσκόπιο με την ικανότητα να βλέπει πίσω στον χρόνο, παρακολουθώντας την πρόοδο των κοσμικών γεγονότων που οδήγησαν στην δημιουργία του Γαλαξία μας, με την δυνατότητα ανακάλυψης άλλων κόσμων, σαν το δικό μας ηλιακό σύστημα, να περιστρέφονται γύρω από γειτονικά μας αστέρια.
Κάποιοι ίσως θεωρούν ότι η διάθεση μεγάλων χρηματικών ποσών για την δημιουργία ακριβών επιστημονικών οργάνων και την αποστολή τους στο διάστημα είναι έξοδα που ο σημερινός μας κόσμος δεν έχει την πολυτέλεια να διαθέσει, καθώς μεγάλο μέρος ακόμα του γήινου πληθυσμού μαστίζεται από επιδημίες και πείνα. Ας αναλογιστούμε όμως για μια στιγμή τις αλλαγές που υπαγόρευσε στο ανθρώπινο πνεύμα πριν από μισή χιλιετία η θεωρία του Κοπέρνικου ότι η Γή περιστρέφεται γύρω από τον ήλιο. Οι φιλοσοφικές προεκτάσεις αυτής της γνώσης ήταν τεράστιες. Ο τρόπος που αντιλαμβανόμαστε τον εαυτό μας στο Σύμπαν και την σχέση μας με αυτό οδηγεί σε μια καινούργια προοπτική για τον κόσμο και την μοναδικότητα του φαινομένου της ζωής. Πράγματι, η επιστήμη μπορεί να αλλάξει ριζικά τις απόψεις και την κουλτούρα ολόκληρων λαών και την αυτογνωσία του μέσου ανθρώπου (χαρακτηριστικά παραδείγματα αποτελούν οι θεωρίες του Δαρβίνου για την εξέλιξη της ζωής και οι αποστολές Apollo στην Σελήνη). Και αν οι πιο σκεπτικιστές ψάχνουν ακόμη για τα πρακτικά οφέλη των διαστημικών αποστολών, ας αναφέρουμε την εκπληκτική προώθηση της τεχνολογίας (για παράδειγμα στην κατασκευή και χρήση καινούργιων υλικών και οπτικών συστημάτων), των γνώσεων της ανθρώπινης φυσιολογίας (με την παραμονή των αστροναυτών στις ακραίες συνθήκες του διαστήματος), την εκτέλεση πειραμάτων σε συνθήκες μηδενικής βαρύτητας αλλά και την ώθηση στην μόρφωση που επέβαλαν αποστολές όπως το Hubble.
Την τελευταία δεκαετία είμαστε μάρτυρες μιάς πραγματικής επανάστασης στην επιστήμη της Αστρονομίας. Τα διαστημικά τηλεσκόπια άνοιξαν πραγματικά παράθυρα στο Σύμπαν απ’ όπου καινούργιοι κόσμοι ανοίχτηκαν μπροστά μας, αόρατοι πριν στο ανθρώπινο μάτι. Κάποια μέρα ο άνθρωπος θα μπορέσει επιτέλους να κατανοήσει και να περιγράψει με ακρίβεια τα κοσμικά γεγονότα που οδήγησαν στην ύπαρξή μας.
Η Ιστορία του Hubble
Εκτοξεύθηκε στις 24 Απριλίου του 1994 (μέσω του Διαστημικού Λεωφορείου Discovery) και η αρχική πρόβλεψη για την διάρκεια της αποστολής ήταν 20 χρόνια, πράγμα που όπως φαίνεται θα επαληθευτεί πλήρως.
Κατά την εκτόξευσή του το Hubble είχε διαστάσεις 13,2 μ. (μήκος) x 4,2 μ. (μέγιστη διάμετρος) και βάρος 11110 κιλά, ενώ το κόστος του έφτανε τα 2,2 δις δολάρια.
Τέθηκε σε τροχιά ύψους 612 χλμ. από την επιφάνεια της Γης, με κλίση 28,5 μοιρών ως προς τον Ισημερινό (δηλαδή ποτέ δεν θα βρεθεί σε γεωγραφικό πλάτος μεγαλύτερο των 28.5 μοιρών στο βόρειο ή νότιο ημισφαίριο). Κινείται με ταχύτητα 28.000 χλμ/ώρα.
Το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble σε τροχιά γύρω από τη Γη
Το τηλεσκόπιο βασίζεται στην ίδια ακριβώς αρχή, όπως το πρώτο κατοπτρικό τηλεσκόπιο, που κατασκευάστηκε από τον Isaac Newton στα 1600: Το φως που μπαίνει στο τηλεσκόπιο πέφτει πρώτα σε ένα πρωτεύον κοίλο κάτοπτρο (διαμέτρου 2,4 μ.), το οποίο λειτουργεί σαν φακός που εστιάζει το φως, το οποίο κατόπιν αντανακλάται σε ένα δευτερεύον κάτοπτρο (διαμέτρου 0,3 μ.) και κατόπιν περνάει πάλι από μια τρύπα στο μέσον του πρωτεύοντος κατόπτρου, για να καταλήξει στα διάφορα όργανα μέτρησης που βρίσκονται πίσω από το εστιακό επίπεδο. Όσο μεγαλύτερο είναι το πρωτεύον κάτοπτρο τόσο καλύτερη εικόνα επιτυγχάνεται. Η διακριτική ικανότητα του τηλεσκοπίου Hubble (δηλαδή το πόσο καλά μπορεί να ξεχωρίσει δυο αντικείμενα που βρίσκονται πολύ κοντά μεταξύ τους στο επίπεδο του ουρανού) είναι ίση με 5 εκατοστά του δευτερολέπτου του τόξου. Για να καταλάβουμε την ανεπανάληπτη ακρίβεια του Hubble, σημειώνουμε ότι το ένα δευτερόλεπτο του τόξου είναι μονάδα απόστασης ανάμεσα σε 2 σημεία, όπως προβάλλονται στο επίπεδο του ουρανού και αντιστοιχεί στο πάχος μιας τρίχας μαλλιού τοποθετημένης σε απόσταση 2 χιλιομέτρων από τον παρατηρητή. Η ακρίβεια με την οποία είναι ικανό το Hubble να σημαδεύει σταθερά ένα οποιοδήποτε αντικείμενο στον ουρανό, καθώς το διαστημόπλοιο κινείται, είναι ίση με 7 χιλιοστά του δευτερολέπτου του τόξου και αντιστοιχεί στην ακρίβεια που θα έπρεπε να έχει η δέσμη laser πέφτοντας σε ένα μικρό νόμισμα που βρίσκεται σε απόσταση 400 χιλιομέτρων από την πηγή του laser.
Τα πρώτα όργανα του Hubble ήταν κάμερες εικονογραφίας και φασματογράφοι (γνωστά με τα αρχικά τους WfPC, fOC, fOS, GHRS, fGS). Τα όργανα δεύτερης γενιάς (μετά από τη δεύτερη αποστολή διατήρησης το 1997) ήταν η βελτιωμένη κάμερα WfPC2 και ο κύριος φασματογράφος του Hubble STIS, που κάλυπταν μεγαλύτερη γκάμα μηκών κύματος και είχαν πολύ μεγαλύτερη ευαισθησία από τα όργανα πρώτης γενιάς. Ένα ακόμα σπουδαίο όργανο του Hubble είναι το NICMOS, που λειτουργεί στα υπέρυθρα μήκη κύματος και δίνει την δυνατότητα εικονογραφίας, φασματοσκοπίας και πολαριμετρίας. Τέλος, ένα σημαντικότατο όργανο τρίτης γενιάς (μετά την αποστολή διατήρησης του Μαρτίου 2002) είναι η κάμερα μεγάλης ευαισθησίας γνωστή με το όνομα ACS, που δίνει την δυνατότητα εικονογραφίας στα ορατά μήκη κύματος καλύπτοντας ένα μεγάλο οπτικό πεδίο.
Οι αποστολές διατήρησης του Hubble επαναλαμβάνονται σχεδόν κάθε τρία χρόνια από την αποστολή του και αποσκοπούν τόσο στην εγκατάσταση νέων οργάνων, όσο και στην συντήρηση και αντικατάσταση διαφόρων τμημάτων του διαστημοπλοίου (όπως τα γυροσκόπιά του).
Η επιστήμη του Hubble
Ένα από τα επιστημονικά θέματα που αποτέλεσαν μέρος του κορμού των παρατηρήσεων του Hubble στην πολύχρονη αποστολή του στο διάστημα ήταν η μέτρηση της σταθεράς του Hubble Ηο με ακρίβεια μεγαλύτερη του 10%.
Η σταθερά αυτή είναι μια από τις σημαντικότερες ποσότητες στην κοσμολογία και ουσιαστικά εκφράζει την κλίμακα ρυθμού διαστολής και την κλίμακα μεγέθους του Σύμπαντος. Αριθμητικά, η σταθερά αυτή ισούται με το πηλίκον της ταχύτητας αμοιβαίας απομάκρυνσης των γαλαξιών προς την απόστασή τους από τον παρατηρητή. Ο ρυθμός διαστολής του Σύμπαντος είναι κλειδί για τον προσδιορισμό και άλλων πολύ σημαντικών ιδιοτήτων του Σύμπαντος, όπως η ποσότητα σκοτεινής ύλης, η πυκνότητα βαρυονίων που παρήχθησαν κατά την Μεγάλη Έκρηξη (Big Bang) και η αρχική κατανομή ύλης στο Σύμπαν.
Το φαινόμενο βαρυτικών φακών, το οποίο το Hubble ανέδειξε με μοναδικό τρόπο σε πολύ βαθιές εικόνες τμημάτων του ουρανού, αποτέλεσε κλειδί για την κατανόηση και μέτρηση τέτοιων σημαντικών ιδιοτήτων του Σύμπαντος, όπως η κοσμική πυκνότητα συμπαγών αντικειμένων, όπως οι μελανές οπές, η κατανομή της σκοτεινής ύλης στα μακρινά σμήνη γαλαξιών αλλά και τοπικά στην άλω και τον δίσκο του Γαλαξία μας, και η κοσμική πυκνότητα του Σύμπαντος (η γνωστή κοσμολογική σταθερά Λ του Einstein).
Έναν από τους κυριότερους στόχους του Hubble στην 13χρονη ζωή του αποτέλεσαν και οι μακρινοί γαλαξίες, οι οποίοι πριν την αποστολή αυτή παρέμεναν ουσιαστικά αόρατοι για τα γήινα τηλεσκόπια. Γαλαξίες όπως ο δικός μας, που ζούν στο σημερινό Σύμπαν, είναι πολύ αμυδροί για να μπορέσουν να παρατηρηθούν σε αποστάσεις μεγαλύτερες των μερικών χιλιάδων Mpc (1 Megaparsec είναι αστρονομική μονάδα απόστασης που ισοδυναμεί με 3 ακολουθούμενο από 19 μηδενικά χιλιόμετρα), που αντιστοιχεί σε ερυθρά μετατόπιση ίση με 1. Το Hubble για πρώτη φορά ανακάλυψε γαλαξίες σε αποστάσεις πολλαπλά μεγαλύτερες (πού αντιστοιχούν σε ερυθρά μετατόπιση ίση με 5 ή περισσότερο), οι οποίοι ήταν κατά πολύ λαμπρότεροι σε σύγκριση με τους σημερινούς. Το συμπέρασμα που προκύπτει είναι ότι στο παρελθόν οι γαλαξίες γεννούσαν περισσότερα και λαμπερότερα αστέρια από ό,τι σήμερα.
Το Μακρινό Σύμπαν
Τα λεγόμενα Βαθιά Πεδία (Hubble Deep fields) του Hubble είναι οι δυο καλύτερα μελετημένες περιοχές του ουρανού μέχρι σήμερα, μια στο βόρειο και μια στο νότιο ημισφαίριο. Η κάθε μία καλύπτει μηδαμινή επιφάνεια στον ουρανό (ίση με το 1/30ό της διαμέτρου της Σελήνης, όπως φαίνεται από την Γή κατά την Πανσέληνο), αλλά περιλαμβάνει χιλιάδες μακρινούς γαλαξίες εξαιρετικά αμυδρούς (μέχρι και 4 δισεκατομμύρια φορές αμυδρότερους από ό,τι μπορεί να αντιληφθεί το ανθρώπινο μάτι). Το Hubble έκανε την αρχή τον Δεκέμβριο του 1995 παίρνοντας φωτογραφίες σε 4 διαφορετικά οπτικά φίλτρα επί 10 συνεχόμενες μέρες (150 πλήρεις τροχιές), δίνοντάς μας τις βαθύτερες φωτογραφίες του Σύμπαντος που έχουν παρθεί ποτέ στα οπτικά μήκη κύματος. Σωρεία τηλεσκοπίων στο έδαφος και στο διάστημα ακολούθησαν, φωτογραφίζοντας αυτά τα πεδία σε κάθε δυνατό μήκος κύματος, από τις ακτίνες Χ έως τα ραδιοκύματα.
Η σύγκρουση των γαλαξιών NGC 4038 και NGC 4039 φωτογραφημένη από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble (21 Οκτ. 1997)
Μια ακόμα επιστημονική περιοχή στην οποία το Hubble συνέβαλε ουσιαστικά είναι η μελέτη των πρωτογενών μοριακών νεφών από την βαρυτική κατάρρευση των οποίων προήλθαν τα πρώτα αστέρια στο Σύμπαν. Οι παρατηρήσεις του Hubble συνέβαλαν στην κατανόηση της ακριβούς σύνθεσης και πυκνότητας των πρωτογενών μορίων υδρογόνου, δευτέριου και λιθίου.
Κβάζαρς και Γαλαξίες
Ένα διαστημικό τηλεσκόπιο των δυνατοτήτων του Hubble είναι το απαραίτητο μέσο για την κατανόηση των φαινομένων που σχετίζονται με την ενεργότητα των γαλαξιακών πυρήνων (αναφορά σε προηγούμενο άρθρο της Πεμπτουσίας από την ίδια). Μερικά από τα θέματα, τα οποία το Hubble προώθησε αποφασιστικά είναι:
α) Η επιβεβαίωση των θεωριών ενοποίησης των διαφόρων μορφών ενεργών γαλαξιακών πυρήνων (AGN), δηλαδή γαλαξιακών πυρήνων που περιέχουν υπερμεγέθεις μελανές οπές στο εσωτερικό τους.
β) Η λεπτομερής φωτογράφηση των κέντρων των γαλαξιακών πυρήνων με ακρίβεια που δεν είχε επιτευχθεί ποτέ πριν, επιβεβαιώνοντας την ύπαρξη υπερμεγέθων μελανών οπών στα κέντρα σχεδόν όλων των γαλαξιών (και όχι μόνον των AGN).
γ) Η ανακάλυψη και λεπτομερής μελέτη των οπτικών αντιστοίχων των ραδιο-πιδάκων πλάσματος (λεγόμενων radio-jets) που παρατηρούμε στα κέντρα των ενεργών γαλαξιών. Το Hubble για πρώτη φορά κατέγραψε τις κινήσεις του πλάσματος στα radio-jets, τα οποία έχουν σχετικιστικές ταχύτητες (για παράδειγμα το jet που εκτοξεύεται από τον πυρήνα του γαλαξία Μ87 έχει φαινόμενη ταχύτητα 2,5 φορές μεγαλύτερη από την ταχύτητα του φωτός).
δ) Η ακριβέστατη μέτρηση των οπτικών γραμμών απορρόφησης στα φάσματα των κβάζαρς, οι οποίες αποτελούν κύρια διαγνωστική μέθοδο για την χαρτογράφηση του μεσογαλαξιακού αερίου και την μελέτη της χημικής του σύστασης: το αέριο που παρεμβάλλεται μεταξύ ενός μακρινού κβάζαρ και του παρατηρητή, απορροφάει εν μέρει το φως αφήνοντας το αποτύπωμα της ακριβούς σύστασής του στο φάσμα του κβάζαρ που μετράει ο παρατηρητής. Με αυτό τον τρόπο οι αστρονόμοι μελετούν τις χημικές μεταβολές και την εξέλιξη του αερίου στο Σύμπαν (ουδέτερου και ιονισμένου υδρογόνου και ηλίου).
ε) Η λεπτομερής φωτογράφηση συστημάτων αλληλοσυγκρουόμενων γαλαξιών και τα φαινόμενα που επακολουθούν, όπως η εκρηκτική δημιουργία νέων αστέρων και η τροφοδότηση των μελανών οπών στα κέντρα των συγκρουόμενων γαλαξιών.
στ) Η μελέτη των κέντρων των ελλειπτικών γαλαξιών σε πολύ λεπτομερείς κλίμακες, στο εσωτερικό των οποίων λαμβάνουν χώρα μερικές από τις πιο συναρπαστικές φυσικές και δυναμικές διεργασίες. Αυτές οι μελέτες οδήγησαν στην κατανόηση της δημιουργίας και εξέλιξης των γαλαξιών στο Σύμπαν.
Αστρικοί Πληθυσμοί, υπολείμματα Υπερκαινοφανών και Μεσοαστρικό Αέριο στον Γαλαξία μας
Πρωτοποριακές μελέτες (και ίσως οι πιο γνωστές φωτογραφίες) του Hubble σ’ αυτό το πεδίο έρευνας, αποτέλεσαν μεταξύ άλλων:
α) Τα αστρικά νεφελώματα που δημιουργήθηκαν από την διαρροή αερίου και από τις εκρήξεις αστέρων στον Γαλαξία μας. Το Hubble φωτογράφησε τις εσωτερικές περιοχές του Νεφελώματος του Ωρίωνα στα μήκη κύματος των ισχυρότερων γραμμών εκπομπής (όπως το ιονισμένο οξυγόνο και άζωτο), δημιουργώντας εκπληκτικές φωτογραφίες, που αποτελούν πλέον σήμα κατατεθέν του διαστημικού τηλεσκοπίου.
β) Τα σφαιρωτά σμήνη αστέρων που αποτελούν ιδεατά εργαστήρια της φύσης για την μελέτη των φαινομένων που σχετίζονται με την αστρική εξέλιξη και την δυναμική των αστέρων. Ιδιαίτερα σημαντική υπήρξε η ανακάλυψη λευκών νάνων που είναι μεγάλης σημασίας, γιατί μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον ακριβή καθορισμό της ηλικίας των σμηνών στα οποία ανήκουν, και άρα και της ηλικίας του Γαλαξία μας.
γ) Μελέτες της χημικής σύστασης, κατάστασης ιονισμού, θερμοκρασίας και πίεσης των μεσοαστρικών νεφών αερίου στην άλω και τον δίσκο του Γαλαξία μας. Η καταγραφή των ακριβών κινήσεων του μεσοαστρικού αερίου οδήγησε στο πολύ σημαντικό συμπέρασμα ότι ο Γαλαξίας μας στο παρελθόν συγκρούστηκε και κατά πάσα πιθανότητα αφομοίωσε μεγάλο αριθμό μικρότερων δορυφόρων γαλαξιών.
δ) Μελέτες του περιεχομένου του Σύμπαντος σε δευτέριο. Είναι πολύ σημαντικές, γιατί αυτό το αέριο παρήχθη σε τεράστιες ποσότητες μόνο κατά την πρωταρχική νουκλεοσύνθεση και από τότε συνεχώς ελαττώνεται μέσω διεργασιών που συμβαίνουν στο εσωτερικό των αστέρων. Επομένως, η μελέτη του δευτερίου αποτελεί κλειδί για την κατανόηση της δημιουργίας και της εξέλιξης του Σύμπαντος.
Το Hubble φωτογράφησε για πρώτη φορά με παρόμοια ακρίβεια, όπως στον Γαλαξία μας, τους αστρικούς πληθυσμούς και άλλων κοντινών μας γαλαξιών, όπως τα Νέφη του Μαγγελάνου.
Αλλα φαινόμενα περιλαμβάνουν την φωτογράφηση από το Hubble μεγάλων κοιλοτήτων (superbubbles) στο μεσοαστρικό αέριο γειτονικών γαλαξιών, που πιστεύεται ότι οφείλονται σε αστρικούς ανέμους, πολλαπλές εκρήξεις υπερκαινοφανών και συγκρούσεις νεφών αερίου με τους γαλαξιακούς δίσκους.
Πλανητική Επιστήμη και Ηλιακό Σύστημα
Οι παρατηρήσεις του Hubble και σ’ αυτό τον τομέα προσέφεραν σωρεία παρατηρήσεων και πληροφοριών. Χαρακτηριστικά και μόνο αναφέρουμε μερικές:
α) Στην διάρκεια των 10 τελευταίων εκατομμυρίων ετών της ζωής του Σύμπαντος έχουν δημιουργηθεί περί τα 100 χιλιάδες καινούργια αστέρια μόνο σε απόσταση 500 parsec από τον ήλιο (1 parsec ή pc είναι αστρονομική μονάδα απόστασης που αντιστοιχεί σε 3.26 έτη φωτός, ή σε 3 ακολουθούμενο από 13 μηδενικά χιλιόμετρα). Το Hubble φωτογράφησε πίδακες πλάσματος που δημιουργούνται κατά την γέννηση αυτών των αστέρων και περιαστρικούς δίσκους αερίου, όπου κατά πάσα πιθανότητα θα δημιουργηθούν πλανήτες, σε αναλογία με το δικό μας ηλιακό σύστημα που δημιουργήθηκε από ένα δίσκο αερίου γύρω από τον νεογέννητο ήλιο.
Εντυπωσιακή φωτογραφία του Κρόνου από το Hubble (24 Απριλίου 1996)
β) Το Hubble έδωσε τις πρώτες ακριβείς μετρήσεις της χημικής σύστασης στην ατμόσφαιρα της Αφροδίτης, άλλαξε σημαντικά τις ιδέες των επιστημόνων σχετικά με το κλίμα στην επιφάνεια του Άρη, μέτρησε ζωνικούς ανέμους στους πλανήτες Δία και Κρόνο, ανίχνευσε ατμόσφαιρα οξυγόνου στην Ευρώπη και όζον στον Γανυμήδη, φωτογράφησε για πρώτη φορά την επιφάνεια του Τρίτωνα και μέτρησε την ανακλαστικότητα της επιφάνειας του Πλούτωνα, έγινε μάρτυρας της δημιουργίας και καταστροφής δορυφόρων του Κρόνου και απαθανάτισε ένα μοναδικό φαινόμενο για την επιστήμη της Αστρονομίας μέχρι σήμερα: την σύγκρουση και καταστροφή του κομήτη SchoemakerLevy 9 με τον πλανήτη Δία τον Ιούλιο του 1994. Τέλος, το Hubble φωτογράφησε πυρήνες κομητών, των οποίων το μέγεθος δεν ξεπερνάει τα 10 χιλιόμετρα.
Το Μέλλον: James Webb, το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Νέας Γενιάς
Οι γνώσεις μας για το Σύμπαν έχουν προωθηθεί με ταχύτατους ρυθμούς κατά την τελευταία εικοσαετία που σηματοδότησε την λειτουργία σειράς διαστημικών τηλεσκοπίων, που φωτογράφησαν το Σύμπαν σε όλα τα μήκη κύματος, από τις ακτίνες γ και Χ μέχρι τα μικροκύματα. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι έχουν κατανοήσει σε μεγάλο βαθμό τα πρώτα στάδια της δημιουργίας του κόσμου μας, όταν το Σύμπαν ήταν νεότερο από 1 εκατ. χρόνια (δηλαδή βρέφος σε σχέση με την τωρινή του ηλικία των 14 δισεκ. χρόνων περίπου), όπως επίσης έχουν σε μεγάλο βαθμό κατανοήσει και εξηγήσει και τα φαινόμενα που χαρακτηρίζουν το πρόσφατο παρελθόν και το Σύμπαν έτσι όπως το παρατηρούμε σήμερα. Όμως τί συνέβη στο ενδιάμεσο χρονικό διάστημα, δηλαδή από τα πρώτα εκατομμύρια μέχρι τα πρώτα δισεκατομμύρια χρόνια του κόσμου μας, παραμένει ακόμα άγνωστο και απρόσιτο στα τωρινά τηλεσκόπια. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το φως από αντικείμενα (αστέρια και γαλαξίες), που υπήρχαν εκείνη την εποχή, μετατοπίστηκε στα υπέρυθρα μήκη κύματος (λόγω της διαστολής του Σύμπαντος), περιοχή του φάσματος την οποία δεν καλύπτει το σημερινό μάτι του Hubble. Ένα νέο διαστημικό τηλεσκόπιο που πήρε το όνομά του από τον δεύτερο διοικητή της ΝΑΣΑ τον James Webb, ετοιμάζεται να εκτοξευθεί μέσα στην επόμενη δεκαετία. Το τηλεσκόπιο θα έχει 3 φορές μεγαλύτερη διάμετρο και θα μπορεί να ανιχνεύσει 400 φορές πιο αμυδρά αντικείμενα από ό,τι το Hubble στα υπέρυθρα μήκη κύματος, με όργανα νέας τεχνολογίας, ενώ το κόστος του ταυτόχρονα αναμένεται να είναι κατά πολύ μικρότερο εκείνου του Hubble.
- James Webb, Διαστημικό Τηλεσκόπιο Νέας Γενιάς:
- Αναμενόμενη ημερομηνία εκτόξευσης: 2010
- Διάρκεια αποστολής: 5-10 χρόνια.
- Μάζα: 5400 κιλά
- Διάμετρος του πρωτεύοντος κατόπτρου: 6.5μ
- Διακριτική ικανότητα: 0.1 δευτερόλεπτα του τόξου
- Μήκη κύματος: 0.6-28 μικρόμετρα
- Τροχιά: 1.5 εκατομμύρια χιλιόμετρα από την επιφάνεια της Γής στο σημείο L2
- Κόστος: 825 εκατομμύρια δολλάρια
Η τροχιά του James Webb θα είναι ελλειπτική γύρω από το επονομαζόμενο σημείο Lagrange L2, που σημαίνει ότι το διαστημόπλοιο θα παραμένει σε σταθερή τροχιά, αφού οι έλξεις της Γής και του ήλιου εξισορροπούνται, έτσι ώστε το διαστημόπλοιο θα κάνει μια πλήρη περιφορά γύρω από τον ήλιο σε 1 χρόνο. Αυτή η τροχιά θα είναι πολύ οικονομικότερη όσον αφορά την κατανάλωση καυσίμων κατά την διάρκεια της αποστολής, όμως λόγω της μεγάλης απόστασής της από την Γή κάνει απαγορευτική την ύπαρξη αποστολών συντήρησης (όπως γίνεται σήμερα με το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble).