Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Teleskop Webba: pierwszy etap dostrajania instrumentów i zwierciadeł zakończony sukcesem
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
W Vera C. Rubin Observatory zakończono instalowanie zwierciadła wtórnego. Zamontowane na Simonyi Survey Telescope 3,5-metrowe zwierciadło jest pierwszym stałym elementem systemu optycznego teleskopu. W kolejce do montażu czekają zwierciadło główne o średnicy 8,4 metra oraz LSST Camera, największy na świecie aparat cyfrowy. Vera C. Rubin Observatory, które powstaje za pieniądze amerykańskiej Narodowej Fundacji Nauki (NSF) oraz Biura Nauki Departamentu Energii ma rozpocząć nową erę badań w astronomii naziemnej. Obserwatorium ma rozpocząć pracę już w przyszłym roku.
Zwierciadło zostało wyprodukowane przez firmę Corning Advanced Optics w 2009 roku. Najpierw trafiło na Uniwersytet Harvarda, gdzie było przez 5 lat przechowywane, a następnie jego polerowaniem i wykończeniem zajęła się firma L3Harris Technologies. Ma ona ponad 50-letnie doświadczenie w projektowaniu i budowaniu układów optycznych. Jej zadaniem było też zbudowanie stelaża, w którym lustro zostało zamontowane, całej elektroniki, czujników, systemu kontroli zwierciadła oraz systemu kontroli termicznej. Stelaż składa się ze sztywnej stalowej ramy oraz 78 siłowników, które wspierają lustro i będą kontrolowały jego kształt.
W 2018 roku wraz z komponentami potrzebnymi do montażu trafiło do Chile i było przechowywane w obserwatorium, nad którego budową wciąż trwały prace. Już na miejscu, w 2019 roku, pokryto je ochronną warstwą srebra, a na początku lipca bieżącego roku zamontowano w stelażu, wraz z którym przed kilkoma dniami zostało ostatecznie zainstalowane w teleskopie. To jedno z największych wypukłych luster w historii jest monolitem o grubości 10 centymetrów.
Operacja montażu nie była łatwa. Wykorzystano podczas niej specjalnie zaprojektowany podnośnik, który zmienił pozycję zwierciadła na pionową. W tym czasie musiał pracować system kontroli, który zapobiegał powstaniu niepotrzebnych naprężeń w zwierciadle. Po zamontowaniu podłączono elektronikę i uruchomiono oprogramowanie kontrolne. W najbliższym czasie zainstalowana zostanie Commissioning Camera. To mniejsza wersja LSST camera, której zadaniem będzie przeprowadzanie serii testów obu luster teleskopu. Na sierpień zaplanowano zaś instalację głównego zwierciadła. Przed końcem roku ma zostać ukończony montaż LSST Camera.
Vera C. Rubin Observatory wybudowano na Cerro Pachón w Chile. Tamtejszy teleskop będzie fotografował południową część nieboskłonu. Zobrazowanie całego widocznego nieba zajmie mu kilka nocy. Zadanie to będzie powtarzał przez 10 lat, tworząc w ten sposób obraz zmieniającego się wszechświata. Tę kampanię naukową nazwano Legacy Survey of Space and Time (LSST).
Wczesne prace nad projektem, zwanym wówczas Large-aperture Synoptic Survey Telescope (LSST) były finansowane z niewielkich grantów, a w 2008 roku pojawiły się większe pieniądze przekazane przez państwa Simonyi oraz Billa Gatesa. W 2010 roku podczas dekadalnego przeglądu projektów naukowych NSF uznała LSST za naziemny instrument naukowy o najwyższym projekcie i w 2014 roku organizacja uzyskała zezwolenie na sfinansowanie projektu do końca.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba prawdopodobnie znalazł galaktyki, których istnienie przeczy standardowemu modelowi kosmologicznemu. Wydaje się, że są one zbyt masywne jak na czas swoich narodzin.
Astronomowie z The University of Texas at Austin informują na łamach Nature Astronomy, że sześć z najstarszych i najbardziej masywnych galaktyk zaobserwowanych przez JWST wydaje się przeczyć najbardziej rozpowszechnionym poglądom obowiązującym w kosmologii. Naukowcy szacują bowiem, że galaktyki te narodziły się w ciągu 500–700 milionów lat po Wielkim Wybuchu, a ich masa wynosi ponad 10 miliardów mas Słońca. Jedna z nich wydaje się nawet równie masywna co Droga Mleczna, a jest od niej o miliardy lat młodsza.
Jeśli szacunki dotyczące masy są prawidłowe, to wkraczamy na nieznane terytorium. Wyjaśnienie tego zjawiska będzie wymagało dodania czegoś całkowicie nowego do teorii formowania się galaktyk lub modyfikacji poglądów kosmologicznych. Jednym z najbardziej niezwykłych wyjaśnień byłoby stwierdzenie, że wkrótce po Wielkim Wybuchu wszechświat rozszerzał się szybciej, niż sądzimy. To jednak mogłoby wymagać dodania nowych sił i cząstek, mówi profesor Mike Boylan-Kolchin, który kierował zespołem badawczym. Co więcej, by tak masywne galaktyki uformowały się tak szybko, w gwiazdy musiałoby zamienić się niemal 100% zawartego w nich gazu. Zwykle w gwiazdy zamienia się nie więcej niż 10% gazu galaktyki. I o ile konwersja 100% gazu w gwiazdy mieści się w teoretycznych przewidywaniach, to taki przypadek wymagałby zupełnie innych zjawisk, niż obserwujemy, dodaje uczony.
Dane, jakich dostarczył JWST, mogą postawić astronomów przed poważnym problemem. Jeśli bowiem masy i wiek wspomnianych galaktyk zostaną potwierdzone, mogą być potrzebne fundamentalne zmiany w obowiązującym modelu kosmologicznym. Takie, które dotkną też ciemnej materii i ciemnej energii. Jeśli istnieją inne, szybsze sposoby formowania się galaktyk, albo też więcej materii było dostępnej we wczesnym wszechświecie, konieczna będzie radykalna zmiana poglądów.
Oceny wieku i masy wspomnianych 6 galaktyk to wstępne szacunki. Następnym etapem prac powinno być przeprowadzenie badań spektroskopowych. W ich trakcie może się np. okazać, że czarne dziury w centrach galaktyk tak bardzo podgrzewają otaczający je gaz, że galaktyki są jaśniejsze, zatem wydają się bardziej masywne niż w rzeczywistości. Nie można też wykluczyć, że galaktyki tak naprawdę są młodsze, ale znajdujący się pomiędzy nami a nimi pył zmienia kolor docierającego z nich światła tak, iż jest ono bardziej przesunięte ku czerwieni, zatem wydaje się dochodzić z większej odległości, a zatem z młodszych galaktyk.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Wystrzelenie i rozłożenie teleskopu kosmicznego to bardzo skomplikowana i kosztowna procedura, mówi Sebastian Rabien z Instytutu Fizyki Pozaziemskiej im. Maxa Plancka. Nowa metoda, tak bardzo różna od typowego produkowania i polerowania zwierciadła, może rozwiązać problemy z wagą i pakowaniem zwierciadła teleskopu, pozwalając na wysłanie w przestrzeń kosmiczną znacznie większych, a zatem i znacznie czulszych, teleskopów.
Na łamach pisma Applied Optics Rabien pochwalił się właśnie opracowaniem wraz ze swoimi kolegami nowej metody produkcji parabolicznych membran, z których powstaje zwierciadło teleskopu. Stworzone przez grupę Rabiena prototypy mają do 30 centymetrów średnicy. Można je skalować do rozmiarów wymaganych dla teleskopu, który chcemy stworzyć. Membrany powstają metodą osadzania z fazy gazowej i są tworzone na obracającej się cieczy umieszczonej wewnątrz komory próżniowej. Naukowcy opracowali tez metodę, która – za pomocą ciepła – koryguje niedoskonałości takiego lustra już po tym, jak zostało rozwinięte.
Chociaż nasza praca to tylko pokaz, że metoda działa, kładzie ona podstawy pod budowę wielkich tanich zwierciadeł. Mogą dzięki niej powstać lekkie zwierciadła o średnicy 15–20 metrów, dzięki którym teleskopy kosmiczne będą o rząd wielkości bardziej czułe od obecnie budowanych czy planowanych, wyjaśnia Rabien.
Naukowiec wykorzystuje molekuły monomerów, które są osadzane z fazy gazowej, tworząc polimer. Zwykle wytwarza się tak np. powłoki chroniące elektronikę przed wpływem wilgoci. Teraz po raz pierwszy wykorzystano tę metodę do uzyskania parabolicznych membran o parametrach optycznych wymaganych przez teleskopy. Niezbędnym elementem całości jest wykorzystanie obracającego się pojemnika zawierającego niewielką ilość cieczy, która utworzy idealny paraboliczny kształt.
Pojemnik ten to rodzaj formy, którą można skalować do odpowiednich rozmiarów. Gdy już uzyskamy w ten sposób warstwę polimeru odpowiedniej grubości, należy nałożyć nań metaliczną warstwę odbijającą. W ten sposób powstaje zwierciadło, które z łatwością można zwinąć, zapakować do rakiety nośnej i rozwinąć w przestrzeni kosmicznej. Problem jednak w tym, że byłoby niemal niemożliwością odzyskanie idealnego parabolicznego kształtu to rozwinięciu zwierciadła. Dlatego też powstał system kontroli, w którym kształt zwierciadła jest modyfikowany za pomocą ciepła generowanego przez oświetlanie poszczególnych części zwierciadła.
W kolejnym etapie badań uczeni chcą stworzyć bardziej wyrafinowany system kontroli kształtu. Sprawdzą tez, jak duże zniekształcenia mogą być tolerowane. Mają też zamiar zbudować komorę o średnicy metra, by lepiej zbadać powierzchnię większych zwierciadeł oraz udoskonalić proces ich zwijania i rozwijania.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Odpowiedź na tytułowe pytanie brzmi: tak. Jednak „prawdziwe” w odniesieniu do fotografowanych przez Webba obiektów nie oznacza tutaj takie, jak byśmy zobaczyli je na własne oczy będąc w miejscu Webba, ale takie, jakimi są w rzeczywistości. Żeby to zrozumieć, musimy co nieco wiedzieć o działaniu ludzkiego wzroku oraz Teleskopu Kosmicznego Jamesa Webba (JWST).
Gdy jesteśmy na ulicy i słyszymy zbliżającą się do nas karetkę pogotowia jadącą na sygnale, zauważymy, że dźwięk jest coraz wyższy, a gdy samochód nas minie, staje się coraz niższy. Fala dźwiękowa zbliżającego się do nas źródła sygnału staje się coraz krótsza, a wydłuża się, gdy źródło sygnału się od nas oddala. Takie samo zjawisko ma miejsce w przypadku fali elektromagnetycznej. Wszechświat się rozszerza, więc – generalnie rzecz biorąc – galaktyki i gwiazdy się od nas oddalają. Długość fali biegnącego w naszym kierunku światła staje się coraz większa, światło to staje się coraz bardziej czerwone. A im bardziej odległy od nas obiekt, tym bardziej czerwone światło do nas dociera. Mówimy tutaj o zjawisku przesunięcia ku czerwieni.
Ludzie widzą światło o ograniczonym zakresie długości fali. Odległość pomiędzy Ziemią a większością obiektów we wszechświecie jest tak duża, że docierające do nas fale świetlne znajdują się w zakresie podczerwieni, którego nasze oczy nie widzą. Jednak Teleskop Webba jest wyspecjalizowany właśnie w odbieraniu podczerwieni. Dlatego możemy dojrzeć dzięki niemu bardzo stare, niezwykle odległe obiekty.
JWST korzysta z trzech zwierciadeł. Największe, główne, odpowiada za zbieranie światła docierającego do teleskopu. Zwierciadło główne skupie je i kieruje do zwierciadła wtórnego, stamtąd zaś światło trafia do instrumentów naukowych, a trzecie ze zwierciadeł koryguje wszelkie zniekształcenia wywołane przez dwa pierwsze. Teleskop Webba korzysta ze specjalnej perforowanej maski, która blokuje część docierającego doń światła, symulując działanie wielu teleskopów, dzięki czemu może zwiększyć rozdzielczość. Technika ta pozwala na zdobycie większej ilości danych na temat bardzo jasnych sąsiadujących ze sobą obiektów. Webba wyposażono też w spektrografy, które rozbijają światło na części składowe, ujawniając informacje o intensywności poszczególnych fali światła. Obserwatorium wyposażono też macierz 248 000 mikromigawek służących do pomiaru spektrum światła.
Za dostarczenie nam obrazu odpowiedzialny jest Zintegrowany Moduł Instrumentów Naukowych, w skład którego wchodzą trzy urządzenia. NIRCam, działająca w podczerwieni kamera, rejestrująca fale o długości od 0,6 do 5 mikrometrów. To ona rejestruje światło z pierwszych gwiazd i galaktyk, pokazuje gwiazdy w pobliskich galaktykach, młode gwiazdy w Drodze Mlecznej oraz obiekty w Pasie Kuipera. Wyposażono ją w koronografy, instrumenty pozwalające na fotografowanie bardzo słabo świecących obiektów znajdujących się wokół obiektów znacznie jaśniejszych. Drugim z nich jest NIRSpec, spektrograf również działający w zakresie od 0,6 do 5 mikrometrów. Spektrografy to urządzenia do rejestracji całego widma promieniowania. Analiza tego widma pozwoli naukowcom poznać wiele cech fizycznych badanego obiektu, w tym jego temperaturę, masę i skład chemiczny. Wiele z obiektów, które Webb będzie badał, jest tak słabo widocznych, że olbrzymie zwierciadło teleskopu będzie musiało prowadzić obserwacje przez setki godzin, by zebrać ilość światła wystarczającą do stworzenia całego widma. Natomiast Mid-Infared Instrument (MIRI) składa się zarówno z kamery jak i spektrografu pracujących w średniej podczerwieni. To zakresy od 5 do 28 mikrometrów. Fal o takiej długości nasze oczy nie widzą. Ten bardzo czuły instrument zobaczy przesunięte ku czerwieni światło odległych galaktyk, tworzących się gwiazd i słabo widocznych komet. Może obserwować Pas Kuipera. Kamer MIRI będzie zdolna do wykonania podobnych szerokokątnych zdjęć, z jakich zasłynął Hubble. A jego spektrograf umożliwi poznanie wielu cech fizycznych odległych obiektów.
Wszystkie wymienione tutaj instrumenty dostarczają naukowcom danych, które należy odpowiednio dostosować tak, by nasze oczy mogły je zobaczyć. Obrazów z Webba, które udostępnia NASA, nie moglibyśmy zobaczyć będąc w miejscu teleskopu, zarówno dlatego, że nasze oczy nie odbierają światła o takiej długości fali, jak i dlatego, że Webb jest znacznie bardziej czuły na światło. Zatem obrazy przekazywane przez Webba bardziej odpowiadają rzeczywistości, są bardziej prawdziwe, niż to, co możemy zobaczyć na własne oczy. Teleskop korzysta z aż 27 filtrów rejestrujących fale podczerwone o różnej długości. Naukowcy dokładnie analizują te fale, zbierają informacje np. o ich intensywności, a następnie każdej z nich przypisują falę o długości z zakresu światła widzialnego. Najkrótszym przypisywana jest barwa niebieska, dłuższym zielona, najdłuższym czerwona. Po złożeniu tak otrzymany obrazów należy przeprowadzić jeszcze balans, bieli, skorygować kontrast oraz kolory i podziwiać niezwykłe zdjęcia.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba (JWST) dostarczył pierwszy w historii pełny profil molekularny i chemiczny atmosfery planety pozasłonecznej. Inne teleskopy przekazywały już wcześniej dane dotyczące pojedynczych składników atmosfer, jednak dzięki Webbowi poznaliśmy wszystkie atomy, molekuły, a nawet aktywne procesy chemiczne obecne w atmosferze odległej planety. Przekazane dane dają nam nawet wgląd w ukształtowanie chmur, dowiedzieliśmy się, że są one pofragmentowane, a nie pokrywają planety nieprzerwaną warstwą.
Przekazane informacje dotyczą atmosfery planety WASP-39b, na której trenowano instrumenty Webba. To gorący saturn, zatem planeta o masie dorównującej Saturnowi, ale znajdująca się na orbicie bliższej gwiazdy niż Merkury. WASP-39b oddalona jest od Ziemi o około 700 lat świetlnych.
Natalie Batalha z University of California w Santa Cruz (UC Santa Cruz), która brała udział w koordynacji badań, mówi, że dzięki wykorzystaniu licznych instrumentów Webba działających w podczerwieni udało się zdobyć dane, które dotychczas były dla ludzkości niedostępne. Możliwość uzyskania takich informacji całkowicie zmienia reguły gry, stwierdza uczona.
Badania zaowocowały przygotowaniem pięciu artykułów naukowych, z których trzy są właśnie publikowane, a dwa recenzowane.
Jednym z bezprecedensowych odkryć dokonanych przez Webba jest zarejestrowanie obecności dwutlenku siarki, molekuły powstającej w wyniku reakcji chemicznych zapoczątkowywanych przez wysokoenergetyczne światło docierające od gwiazdy macierzystej. Na Ziemi w podobnym procesie powstaje ochronna warstwa ozonowa.
Po raz pierwszy w historii mamy dowód na reakcję fotochemiczną na egzoplanecie, mówi Shang-Min Tasi z Uniwersytetu Oksfordzkiego, który jest głównym autorem artykułu na temat pochodzenia dwutlenku siarki w atmosferze WASP-39b. Odkrycie to jest niezwykle ważne dla zrozumienia atmosfer egzoplanet. Informacje dostarczone przez Webba zostaną użyte do zbudowania fotochemicznych modeli komputerowych, które pozwolą nam wyjaśnić zjawiska zachodzące w atmosferze egoplanet. To z kolei zwiększy nasze możliwości poszukiwania życia na planetach pozasłonecznych. Planety są zmieniane i modelowane przez promieniowanie ich gwiazd macierzystych. Takie właśnie zmiany umożliwiły powstanie życia na Ziemi, wyjaśnia Batalha.
WASP-39b znajduje się aż ośmiokrotnie bliżej swojej gwiazdy niż Merkury Słońca. To zaś okazja do zbadania wpływu gwiazd na egzoplanety i lepszego zrozumienia związków pomiędzy gwiazdą a planetą. Specjaliści będą mogli dzięki temu lepiej pojąć zróżnicowanie planet we wszechświecie.
Poza dwutlenkiem siarki Webb wykrył też obecność sodu, potasu, pary wodnej, dwutlenku węgla oraz tlenku węgla. Nie zarejestrował natomiast oczywistych śladów obecności metanu i siarkowodoru. Jeśli gazy te są obecne w atmosferze, to jest ich niewiele.
Astrofizyk Hannah Wakeford z University of Bristol w Wielkiej Brytanii, która specjalizuje się w badaniu atmosfer egzoplanet jest zachwycona danymi z Webba. Przewidywaliśmy, co może nam pokazać, ale to, co otrzymaliśmy, jest bardziej precyzyjne, zróżnicowane i piękne niż sądziliśmy, stwierdza.
Teleskop dostarczył tak szczegółowych informacji, że specjaliści mogą też określać wzajemne stosunki pierwiastków, np. węgla do tlenu czy potasu do tlenu. Tego typu informacje pozwalają zrekonstruować sposób tworzenia się planety z dysku protoplanetarnego otaczającego jej gwiazdę macierzystą.
Skład atmosfery WASP-39b wskazuje, że w procesie powstawania dochodziło do licznych zderzeń i połączeń z planetozymalami, czyli zalążkami planet. Obfitość siarki w stosunku do tlenu wskazuje prawdopodobnie, że doszło do znaczącej akrecji planetozymali. Dane pokazują też, że tlen występuje w znacznie większej obfitości niż węgiel, a to potencjalnie oznacza, że WASP-39b uformowała się z daleka od gwiazdy, mówi Kazumasa Ohno z UC Santa Cruz.
Dzięki Webbowi będziemy mogli dokładnie przyjrzeć się atmosferom egzoplanet. To niezwykle ekscytujące, bo całkowicie zmieni naszą wiedzę. I to jedna z najlepszych stron bycia naukowcem, dodaje Laura Flagg z Cornell University.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.