Το τέλος του σκότους: Τηλεσκόπιο $10 δισ. της NASA ταξιδεύει πίσω στο χρόνο, ανοίγει το βαθύ, υπέρυθρο Σύμπαν [videos]

Σκοτάδι. Συνολικό και πλήρες. Λίγοι από εμάς το βιώνουν. Στο βάθος μιας σπηλιάς, ίσως ή σε κάποιο υπόγειο όταν διακοπεί το ρεύμα.

Αλλά συνήθως υπάρχει κάποια αχνή λάμψη που έρχεται από κάπου. Ακόμη κι ο νυχτερινός ουρανός δεν φαίνεται ποτέ πραγματικά μαύρος, κυρίως επειδή συνήθως ένα ή δύο αστέρια λάμπουν κάπου μακριά.

Έτσι, είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς μια εποχή που το μόνο που υπήρχε ήταν το σκοτάδι, όταν μπορούσες να ταξιδεύεις προς οποιαδήποτε κατεύθυνση για εκατομμύρια χρόνια κι ωστόσο να μην βλέπεις απολύτως τίποτα.

Αους «σκοτεινούς αιώνες» που σκέπαζαν το Σύμπαν πριν αναφλεγούν τα πρώτα αστέρια.

  • Και πολύ σύντομα, σκοπεύουν να μας δείξουν εκείνη την ώρα, ή μάλλον πώς τελείωσε – πώς ο κόσμος τελικά γέμισε φως.Θα το κάνουν χρησιμοποιώντας το μεγαλύτερο τηλεσκόπιο που έχει τοποθετηθεί ποτέ πέρα ​​από τη Γη: Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb .
    Το  JWST εκτοξεύθηκε στις 25 Δεκεμβρίου σε μια αποστολή που στόχο έχει η βαθύτερη αναζήτηση του Σύμπαντος  – και επομένως η αναζήτηση πιο πίσω στον χρόνο – ακόμα πιο πίσω και από το θρυλικό διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble.

 

Remaining Time-0:00
Fullscreen
Mute

Εξοπλισμένο με έναν καθρέφτη πλάτους 6,5 μέτρων και τέσσερα υπερευαίσθητα όργανα, ο Webb θα εξετάζει επί μέρες ένα πολύ στενό σημείο στον ουρανό για να ανιχνεύσει το φως που ταξιδεύει στην απεραντοσύνη του διαστήματος για περισσότερα από 13,5 δισεκατομμύρια χρόνια.

Θα είναι απλώς κάποιες μικρές κόκκινες κηλίδες», λέει ο επιστήμονας του JWST και βραβευμένος με Νόμπελ John Mather.

“Πιστεύουμε ότι θα έπρεπε να υπάρχουν αστέρια, ή γαλαξίες ή μαύρες τρύπες που ίσως ξεκινούν στα 100 εκατομμύρια χρόνια μετά τη “Μεγάλη Έκρηξη”. Δεν θα υπάρχουν πολλά από αυτά προς ανακάλυψη πλέον, αλλά το τηλεσκόπιο Webb μπορεί να τα δει αν είναι εκεί , και είμαστε τυχεροί», λέει ο ερευνητής της αμερικανικής διαστημικής υπηρεσίας (Nasa) σε ειδική έκδοση του Discovery στην Παγκόσμια Υπηρεσία του BBC .

Είναι μια εκπληκτική ιδέα το ότι ίσως μπορούμε ακόμη να γίνουμε μάρτυρες  μάρτυρες ενός τέτοιου πράγματος. Αλλά αυτή είναι η συνέπεια του γεγονότος ότι το φως  έχει μια πεπερασμένη ταχύτητα σε έναν απέραντο και διαστελλόμενο κόσμο. Εάν συνεχίσει κανείς να ερευνά όλο και βαθύτερα, τελικά θα πρέπει να καταφέρει να ανακτήσει το φως από τα πρωτοπόρα αστέρια καθώς ομαδοποιήθηκαν στους πρώτους γαλαξίες.

 

Για ποιο σκοπό, όμως; Γιατί να δαπανηθούν 10 χρόνια για την σύλληψη του σχεδίου και άλλα 20 χρόνια για να κατασκευαστεί μια μηχανή 10 δισεκατομμυρίων δολαρίων με στόχο να ανιχνευθούν κάποιες αχνές, κόκκινες σταγόνες στον ουρανό;

Ε, λοιπόν, εδώ επιστρέφουμε στο θεμελιώδες ερώτημα: Από πού προερχόμαστε;

Όταν το Σύμπαν σχηματίστηκε στη Μεγάλη Έκρηξη [Big Bang], περιείχε μόνο υδρογόνο, ήλιο και λίγη ποσότητα λιθίου. Τίποτα άλλο.

Όλα τα χημικά στοιχεία  που είναι βαρύτερα από αυτά τα τρία έπρεπε να σφυρηλατηθούν σε αστέρια. Όλος ο άνθρακας που αποτελείται από ζωντανά όντα. όλο το άζωτο στην ατμόσφαιρα της Γης. όλο το πυρίτιο στα πετρώματα – όλα αυτά τα άτομα έπρεπε να «κατασκευαστούν» από τις πυρηνικές αντιδράσεις που κάνουν τα αστέρια να λάμπουν, και από τις ισχυρές εκρήξεις που τερματίζουν την ύπαρξή τους.

Υπάρχουμε μόνο επειδή τα πρώτα αστέρια και οι απόγονοί τους έσπειραν το Σύμπαν με το υλικό για να φτιάξουν πράγματα.

«Η αποστολή του Webb είναι η κάθε είδους δημιουργία . Είναι αυτό που λέμε, «είμαστε όλοι φτιαγμένοι από αστρόσκονη»», λέει η Ρεμπέκα Μπόουλερ, αστρονόμος του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης και μέλος της ομάδας του Webb.

“Πρόκειται για το σχηματισμό του πρώτου πρώτου ατόμου άνθρακα. Είναι απολύτως εκπληκτικό για μένα ότι μπορούσαμε να παρατηρήσουμε αυτή τη διαδικασία σε εξέλιξη.”
Δεν γνωρίζουμε πολλά για τα πρώτα αστέρια. Μπορούμε να βάλουμε τους νόμους της φυσικής σε μοντέλα υπολογιστών και να τους εκτελέσουμε για να έχουμε μια αίσθηση του τι μπορεί να είναι δυνατό. Και ακούγεται φανταστικό.

«Οι εκτιμήσεις κυμαίνονται από οπουδήποτε της τάξης από 100 έως 1.000 φορές τη μάζα του Ήλιου μας», λέει η Marcia Rieke, η επικεφαλής ερευνήτρια στο όργανο NIRCam του Webb.

“Και, στην πραγματικότητα, όλα τα αστέρια ακολουθούν τον κανόνα ότι το χρονικό διάστημα που μπορούν να υπάρχουν ως αστέρια είναι αντιστρόφως ανάλογο με τη μάζα τους – που σημαίνει, όσο πιο μεγάλη μάζα έχει ένα αστέρι, τόσο πιο γρήγορα καταναλώνει τα καύσιμα του. Και έτσι αυτά τα πρώιμα αστέρια μπορεί να είχαν διαρκέσει το πολύ ένα εκατομμύριο χρόνια περίπου».

Ζήσε γρήγορα πέθανε νέος. Ο δικός μας Ήλιος φαίνεται τόσο δειλός συγκριτικά. Καίγεται ήδη  για σχεδόν πέντε δισεκατομμύρια χρόνια και πιθανότατα θα συνεχίσει να καίγεται για άλλα πέντε.

File photo: Το τηλεσκόπιο James Webb. Φωτογραφία NASA

Τί θα ψάξει το τηλεσκόπιο James Webb

Θα παρατηρήσει σχεδόν ό,τι μπορεί να δει κανείς εκεί έξω πέρα ​​από τη Γη – από τα παγωμένα φεγγάρια και τους κομήτες στο δικό μας Ηλιακό Σύστημα μέχρι τις κολοσσιαίες μαύρες τρύπες που φαίνεται να βρίσκονται στον πυρήνα όλων των γαλαξιών.

Ωστόσο, το Webb έχει ρυθμιστεί ώστε να βλέπει όλους τους στόχους του με έναν πολύ ιδιαίτερο τρόπο… στο υπέρυθρο.

Το Hubble σχεδιάστηκε για να είναι ευαίσθητο στο φως κυρίως σε οπτικά ή ορατά μήκη κύματος. Αυτός είναι ο ίδιος τύπος φωτός που ανιχνεύουμε με τα μάτια μας.

Το Webb, από την άλλη πλευρά, έχει ρυθμιστεί ειδικά για να ανιχνεύει μεγαλύτερα μήκη κύματος, τα οποία, αν και αόρατα στα μάτια μας, βρίσκονται ακριβώς στο καθεστώς που μπορεί να εμφανιστεί η λάμψη από τα πιο μακρινά αντικείμενα στο Σύμπαν.

“Το μακρινό αστρικό φως επεκτείνεται από τη διαστολή του Σύμπαντος και μετατοπίζεται στην υπέρυθρη περιοχή του φάσματος. Το ονομάζουμε μετατόπιση ερυθρού”, εξηγεί ο Richard Ellis, αστρονόμος του University College του Λονδίνου που δηλώνει ανυπόμονος να εξερευνήσει το τέλος των σκοτεινών χρόνων.

“Ο περιοριστικός παράγοντας που έχουμε με το Hubble, για παράδειγμα, είναι ότι δεν φτάνει αρκετά μακριά στο υπέρυθρο για να ανιχνεύσει το σήμα του αστεριού που θέλουμε. Δεν είναι επίσης ένα ιδιαίτερα μεγάλο τηλεσκόπιο. Ήταν σίγουρα μια πρωτοποριακή εγκατάσταση. Καταπληκτικό Αλλά η διάμετρος του καθρέφτη του είναι μόνο 2,4 μέτρα και η ισχύς ενός τηλεσκοπίου κλιμακώνεται με το τετράγωνο της διαμέτρου του καθρέφτη. Και εκεί μπαίνει το JWST.”

Ήταν ο αστρονόμος του 18ου αιώνα William Herschel που ανακάλυψε το υπέρυθρο. Επίσης έφερε επανάσταση στην παραγωγή τηλεσκοπικών κατόπτρων.

Οι καθρέφτες του James Webb είναι κατασκευασμένοι από το μέταλλο βηρύλλιο, το οποίο είναι ελαφρύ και διατηρεί το σχήμα του σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες. Και μετά υπάρχει η χρυσή επίστρωση. Είναι εξαιρετικά λεπτή, με πάχος μόλις μερικές εκατοντάδες άτομα, αλλά αυτή η προσθήκη μετατρέπει τους καθρέφτες σε σχεδόν τέλειους ανακλαστήρες στο υπέρυθρο.
Το ε98% του προσπίπτοντος φωτός αναπηδά, διασφαλίζοντας ότι η εκπομπή από μακρινά αστέρια έχει ελάχιστες απώλειες μέχρι να φτάσει στα όργανα του Webb

Πηγή: BBC