ראו מה יכול יורשו של האבל לראות בחלל. סקירה של טלסקופ ווב

ווב מול האבל

החלפת טלסקופ ישן או יורש?

ווב נקרא לעתים קרובות תחליף להאבל, אבל ב

נאס"א מעדיפה לקרוא לזה היורש של הטלסקופ האגדי. בסופו של דבר, היעדים המדעיים של ווב נקבעו על סמך התוצאות שהתקבלו מהאבל.

הישגיו של האבל דחפו את המדענים לרעיוןהשתמש באורכי גל ארוכים יותר כדי "ללכת מעבר לתצפיות". עצמים רחוקים יותר הם בעלי תזוזה אדומה גבוהה. לפיכך, טלסקופ אינפרא אדום נדרש לתצפית על עצמים רחוקים אלה (למשל הגלקסיות הראשונות שנוצרו ביקום).

זו סיבה נוספת ש- Webb לאתחליף להאבל; יכולותיו אינן זהות. ווב יסתכל בעיקר על היקום באינפרא אדום, בעוד האבל חוקר אותו בעיקר באורכי גל אופטיים ואולטרה סגולים (אם כי יש לו כמה יכולות אינפרא אדום).

תצפית אינפרא-אדום מאפשרת לך להציץ מאחורי וילון האבק ולראות מה מסתתר מאחוריו.

מדוע Webb רואה יותר?

אור מתפשט בטווח תדרים לאורךהספקטרום האלקטרומגנטי. העיניים שלנו התפתחו לגילוי רצועת הספקטרום המכונה "אור גלוי", וזה לא מפתיע בהתחשב בכך שהאטמוספירה שלנו חוסמת אורכי גל רבים אחרים. עם זאת, ישנן צורות רבות אחרות של אור שאיננו יכולים לראות הן באווירה שלנו והן מחוצה לה.

נאס"א

לאור אינפרא אדום אורך גל ארוך ויכול לעבור דרך עצמים בחלל החסומים על ידי אור גלוי, כגון גז ואבק. זו הסיבה שתמונות שצולמו בטלסקופים המאתרים תדרים אינפרא-אדום יכולים להבליט עצמים מחוץ לאותם עננים ולהיראות חדים יותר מאלו שצולמו עם טלסקופים אחרים.

לווב יש גם מראה הרבה יותר גדולה מהאבל. אזור איסוף אור גדול זה אומר ש- Webb יכול להסתכל אחורה בזמן ממה שהאבל מסוגל לעשות.

בנוסף, האבל נמצא במסלול קרוב מאוד סביב כדור הארץ, ווב יהיה במרחק של 1.5 מיליון ק"מ בנקודת לגראנז' השנייה (L2).

האם ווב יצלם תמונות יפות כמו האבל?

כן. בנוסף לטלסקופ ווב, מדענים יוכלו לראות את מה שמעולם לא ראה, החוקרים יזכו לצפות באובייקטים שכבר התגלו באור חדש. פשוטו כמשמעו.

היופי והאיכות של הדימוי האסטרונומיתלוי בשני דברים: חדות ומספר הפיקסלים במצלמה. בשני המקרים, Webb דומה מאוד ובמובנים רבים טוב יותר מהאבל. התמונות של ווב אמנם אינפרא אדום, אך ניתן להמיר אותן באמצעות מחשב לתמונה גלויה. בנוסף, הוא יכול לראות אור גלוי כתום ואדום. התמונות של ווב יהיו שונות, אבל יפות בדיוק כמו של האבל.

השווה בין גדלי הטלסקופ

לווב תהיה מראה ראשית בקוטר של 6.5 מ',זה נותן לו שטח איסוף גדול משמעותית מהמראות הזמינות בדור הנוכחי של טלסקופ החלל. מראת האבל קטנה בהרבה - קוטר של 2.4 מ' ושטח איסוף המידע שלה הוא 4.5 מ"ר. עבור James Webb שטח זה גדול פי 6.25. בנוסף, לווב יהיה שדה ראייה גדול משמעותית ממצלמת ה-NICMOS של האבל. ווב יוכל לכסות פי 15 יותר שטח.

כמה רחוק יכול ווב לראות? ומה האבל לא רואה?

בגלל הזמן שלוקח לאור לנסוע, ככל שאנחנו רחוקים יותר מהאובייקט, כך אנחנו מסתכלים אחורה בזמן.

איור זה משווה טלסקופים שונים ו-כמה רחוק הם יכולים לראות. למעשה, האבל יכול לראות את המקבילה ל"גלקסיות תינוקות ", ואילו בטלסקופ ווב ניתן לראות" גלקסיות לתינוקות ". אחת הסיבות לכך ש- Webb יוכל לראות את הגלקסיות הראשונות היא מכיוון שמדובר בטלסקופ אינפרא אדום.

ככל שהאובייקט רחוק יותר כך אנו מסתכלים אחורה.בגלל הזמן שלוקח לאור לנסוע. כשאנחנו מסתכלים על אובייקטים דרך טלסקופ מתקדם, אנו רואים את האובייקטים האלה בדיוק כמו שהיו כאשר האור השאיר אותם לראשונה לפני 13.6 מיליארד שנה.

הודות ליכולתו לראות את היקום בועם אור אינפרא אדום באורך גל ארוך יותר, ג'יימס ווב יוכל לראות כמה מהגלקסיות הרחוקות ביותר ביקום שלנו, מעבר לאור הנראה/אולטרה סגול של האבל. הסיבה לכך היא שאור מעצמים מרוחקים נמתח על ידי התפשטות היקום שלנו, אפקט המכונה היסט לאדום. לפיכך, בעוד האבל היה מסוגל לראות גלקסיות "תינוקות", ג'יימס ווב יתחיל להציץ לתוך לידתן.

היקום (ולכן הגלקסיות שבו)מתרחב. כאשר אנו מדברים על האובייקטים הרחוקים ביותר, איינשטיין למעשה נכנס לשחק. התפשטות היקום פירושה שהמרחב בין האובייקטים נמתח בפועל, מה שמאלץ את האובייקטים (גלקסיות) להתרחק אחד מהשני. בנוסף, כל אור במרחב זה יתמתח גם הוא, ויעביר את אורך הגל של אותו אור לעבר אורכי גל ארוכים יותר. זה יכול להפוך עצמים רחוקים לעמומים מאוד (או בלתי נראים) באורכי גל גלויים של האור, מכיוון שאור זה מגיע אלינו כבר כאור אינפרא אדום. טלסקופים אינפרא אדום כמו Webb הם אידיאליים לתצפית על גלקסיות מוקדמות אלה.

השוואת מסלולם של ווב והאבל 

הקרקע ממוקמת ב -150 מיליון. ק"מ מהשמש, והירח מסתובב סביב כדור הארץ במרחק של כ 384,500 ק"מ. טלסקופ החלל האבל מקיף את כדור הארץ בגובה של ~ 570 ק"מ מעליו. למעשה, ווב לא יסתובב סביב כדור הארץ - הוא יהיה במרחק של 1.5 מיליון ק"מ.

ווב יקיף את השמש במרחק של 1.5 מיליון ק"מ (מיליון מיילים) מכדור הארץ בנקודה כביכול השנייה של לגראנז 'או L2. (שים לב שהגרפיקה הזו אינה מינית)

מכיוון שהאבל נמצא במסלול כדור הארץ נמוך,מעבורת החלל הצליחה לשגר אותה לחלל. ווב ישוגר על רקטת אריאן 5 ומכיוון שהיא לא תהיה במסלול כדור הארץ נמוך, היא לא מיועדת להיות מטופלת באמצעות מעבורת חלל.

מגן השמש של ווב יחסום אור מהשמש, כדור הארץ והירח. זה יעזור לווב להישאר רגוע ולא "מוסח" על ידי קרן נמוכה, וזה חשוב מאוד לטלסקופ אינפרא אדום.

כאשר כדור הארץ מסתובב סביב השמש, ווב יסתובב סביבו - אך יישאר נייח באותו מקום ביחס לכדור הארץ והשמש

תכונות Webb

מראות

המראה הראשית של Webb כוללת 18 קטעים,שעובדים יחד כאחד; כולם יכולים להיות מותאמים אישית. למקטעים שלו יש מסה של ~ 20 ק"ג כל אחד וגובה של כמטר. ציפוי המראות כה דק עד ששיער אדם עבה פי 1,000! לכל קטע יש מאפיינים משלו.

מדוע צורה משושה?

הצורה המשושה מאפשרת לעגל בערךמראה מפולחת עם "מחזור עבודה גבוה וסימטריה פי שישה". גורם מילוי גבוה פירושו שהקטעים מחוברים ללא פערים. אם הקטעים היו עגולים, היו פערים ביניהם. הדבר הטוב בסימטריה הוא ש -18 קטעים זקוקים רק ל -3 מתכונים אופטיים שונים, 6 לכל אחד מהם (ראו את התרשים הנכון לעיל). לבסוף, צורה כוללת עגולה של המראה רצויה מכיוון שהיא ממקדת את האור לאזור הקומפקטי ביותר בגלאים. לדוגמא, מראה אובלית מפיקה תמונות שנמתחות לכיוון אחד. המראה המרובעת שלחה הרבה אור מאזור המרכז.

כך ייכנס האור לטלסקופ ווב.

רגישות, רזולוציה ואורך גל של טלסקופ הווב

ווב כל כך רגיש שהוא יכול לזהות את חתימת החום של דבורת בומבוס במרחק של הירח ויכול לראות מאפיינים בגודל של אגורה אמריקאית במרחק של כ-40 ק"מ.

ווב יראה את היקום באור שאינו נראה לעיןעין אנושית. למרות שנראה כי מדובר בעיקר באור אינפרא אדום, הוא יכול לראות גם אור גלוי אדום וזהב. (טווח אורך הגל של ווב הוא 0.6 עד 28.5 מיקרון).

פריסת Webb. איך זה יקרה?

צוות ווב טלסקופ החליט גם הוא לבנותמראה בקטעים על מבנה שמתקפל למטה בכדי להשתלב ברקטה. המראה תיפתח לאחר השיגור: כל אחד מ -18 מקטעי המראה בצורת משושה קוטר 1.32 מ '. המראה המשנית של Webb יש קוטר של 0.74 מ'.

https://www.youtube.com/watch?v=bTxLAGchWnA&feature=youtu.be

מה יחקר טלסקופ ווב?

הכוכבים והגלקסיות הראשונים

עם רגישות חסרת תקדים לאור אינפרא אדום, היא תסתכל אחורה בזמן יותר מ-13.5 מיליארד שנים כדי לראות את הגלקסיות הראשונות שנולדו לאחר המפץ הגדול. 

איך גלקסיות מתאספות

ווב יעזור לאסטרונומים להשוות את הגלקסיות החלשות והמוקדמות ביותר עם ספירלות גדולות ואליפטיות מודרניות, ויעזור לנו להבין כיצד גלקסיות מתגבשות במשך מיליארדי שנים. 

לידת כוכבים ומערכות פלנטריות

ווב יוכל לראות מבעד לענני אבק אדירים, תצפיות אור גלויות כמו האבל, שם נולדים כוכבים ומערכות פלנטריות.

כוכבי לכת

ווב יספר לנו יותר על אטמוספרותכוכבי לכת מחוץ למשמש, ואולי אפילו למצוא את אבני הבניין של החיים במקומות אחרים ביקום. בנוסף למערכות פלנטריות אחרות, ווב גם יחקור עצמים במערכת השמש שלנו.

המשימה הראשונה של ווב: הוא ילמד את צדק, טבעותיו ושני ירחים מסקרנים

צוות מגוון של למעלה מ -40החוקרים, בראשות האסטרונום אינו דה פטר מאוניברסיטת קליפורניה, ברקלי ותיירי פו מצפה הכוכבים בפריז, פיתחו תוכנית תצפית שאפתנית שתנהל כמה מהתצפיות המדעיות הראשונות של ווב במערכת השמש. הם ילמדו את צדק, את מערכת הטבעות שלו ואת שני הירחים שלה: גנימד ואי.

זה יהיה ניסוי ממש קשהמדענים מדגישים. צדק כל כך בהיר ומכשירי ווב רגישים כל כך, כי תצפית על כוכב הלכת הבהיר, טבעותיו וירחיו החלשים יותר, תהיה מבחן נהדר לטכנולוגיה החדשנית של ווב.

צדק וסופותיו

בנוסף לכיול מכשירי Webb עבורבהירות צדק, אסטרונומים חייבים להסביר גם את סיבוב כדור הארץ, מכיוון שצופיטר מסתיים יום אחד בתוך 10 שעות בלבד. יש לתפור תמונות מרובות יחד בפסיפס כדי ללכוד לחלוטין אזור מסוים - למשל הסופה המפורסמת המכונה הנקודה האדומה הגדולה - משימה שהולכת ומסובכת יותר כאשר האובייקט עצמו נע. בזמן שטלסקופים רבים בחנו את צדק וסופותיו, המראה הגדולה של ווב ומכשירים חזקים יספקו תובנות חדשות.

ציקלונים סוערים מקיפים את הקוטב N של צדק, שנלכד באינפרא אדום על ידי חללית ג'ונו של נאס"א.

קרדיטים: NASA / JPL-Caltech / SwRI / ASI / INAF / JIRAM

ווב גם יחקור את האטמוספירה של אזור הקוטב,היכן שחלליות ג'ונו של נאס"א גילו מקבצי ציקלונים. הנתונים הספקטרוסקופיים של ווב יספקו הרבה יותר פרטים ממה שהיה אפשרי בתצפיות קודמות, מדידות רוח, חלקיקי ענן, הרכב הגז והטמפרטורה.

טבעות צדק

כל ארבע ענקיות הגז של כוכבי הלכת הסולארייםלמערכות יש טבעות, כאשר שבתאי הוא הבולט ביותר. מערכת הטבעות של צדק מורכבת משלושה חלקים: טבעת ראשית שטוחה; הילה בתוך הטבעת הראשית בצורת עדשה קמורה כפולה; וטבעת דקה חיצונית לטבעת הראשית. מערכת הטבעות של צדק חלשה ביותר מכיוון שהחלקיקים המרכיבים את הטבעות הם כה קטנים ונדירים שהם אינם מחזירים אור רב. בסמוך לבהירות הפלנטה הם כמעט נעלמים ומאתגרים את האסטרונומים.

חלליות גלילאו של נאס"א תפסו תמונה של מערכת הטבעות של צדק, כולל טבעת דקה חיצונית מפוזרת.

נקודות זכות: אוניברסיטת נאס"א / JPL / קורנל

ירח צדק - גנימד 

כמה מאפיינים של Ice Ganymede מייצריםזה מרגש עבור אסטרונומים. בנוסף להיותו הירח הגדול ביותר במערכת השמש ואף גדול מכוכב הלכת מרקורי, זהו הירח היחיד הידוע שיש לו שדה מגנטי משלו. הצוות בוחן את החלקים החיצוניים ביותר של האטמוספירה של גנימד, את האקסוספירה שלה, כדי להבין טוב יותר את יחסי הגומלין של הירח עם חלקיקים בשדה המגנטי של צדק.

יש גם עדויות לכך שגנימדיכול להיות שיש אוקיינוס ​​ים מלוח נוזלי מתחת לקרח השטח הסמיך שלו, אותו ווב יחקור באמצעות מחקרים ספקטרוסקופיים מפורטים של מלחי שטח ותרכובות אחרות. הניסיון של הקבוצה בחקר פני שטח של גאנימד עשוי להועיל בהמשך לימוד לוויינים אחרים של מערכת השמש הקפואה, ככל הנראה עם אוקיאנוסים תת קרקעיים, כולל ירח שבתאי אנסלדוס וירח צדק אירופה.

ירח צדק - יו

בניגוד לגנימד, לווין אחר, הצוותיחקור את איו, העולם הפעיל ביותר מבחינה וולקנית במערכת השמש. המשטח הדינמי מכוסה במאות הרי געש ענקיים שיאירו את אלו שעל פני כדור הארץ, כמו גם אגמי לבה מותכת ושטחי שיטפון חלקים של לבה התמצקה. אסטרונומים מתכננים להשתמש ב- Web כדי ללמוד עוד על ההשפעות של הרי געש של איו על האטמוספירה שלו.

תעלומה נוספת ש- Webb ישקול ב- Io,- האם קיומם של "הרי געש נסתרים" הנפלטים מטוסי גז ללא האבק המשתקף שניתן לגלות על ידי חלליות כמו משימות וויאג'ר וגלילאו של נאס"א, ולכן עדיין נעלמים מעיניהם. הרזולוציה המרחבית הגבוהה של ווב תדגיש הרי געש בודדים שבעבר היו נראים כמו נקודה חמה אחת גדולה, ומאפשרים לאסטרונומים לאסוף נתונים מפורטים על הגיאולוגיה של איו.

חללית גלילאו של נאס"א תופסת את איו בעיצומה של התפרצות געשית.

זיכויים: נאס"א / JPL / DLR

Webb יספק גם נתונים חסרי תקדים עלהטמפרטורה של המוקדים של איו וקבעו אם הם קרובים יותר לוולקנות על פני כדור הארץ כיום או שיש להם טמפרטורה גבוהה בהרבה, בדומה לסביבה על כדור הארץ בשנים הראשונות לאחר היווצרותה. תצפיות קודמות על משימת גלילאו ומצפי כוכבים קרקעיים רמזו על טמפרטורות גבוהות אלה; ווב תמשיך לחקור ולספק ראיות חדשות שעשויות לפתור את הבעיה.

קרא גם

אסטרונומים מצאו את המקום הטוב ביותר על כדור הארץ עבור טלסקופ

ספרד ובריטניה רושמות שיא טמפרטורות גבוהות

גרמניה אוסרת קשיות פלסטיק, מכשירים וכלים חד פעמיים