James Webb-teleskopet
Ett efterlängtat instrument som kommer förändra vår syn på universum
Ibland blir det inte riktigt som man tänkt sig. James Webb-teleskopet var från början tänkt att sändas upp i rymden redan 2011, men först den 25 december 2021 bar det äntligen av från den europeiska rymdbasen Korou i Franska Guyana. James Webb-teleskopet, som är uppkallat efter framlidne tidigare NASA-chefen, ska nu ta över uppdraget från Hubbleteleskopet som tjänat världens rymdforskare i över 30 år.
Genom Webb-teleskopet kommer observationer göras i infrarött ljus, vilket väntas ge många nya upptäckter. Den våglängd vi människor kan se kallas ”synligt ljus” och utgör endast en mycket liten del av det ljus som finns i universum. De högre våglängderna; ultraviolett, röntgen och gammastrålning, och de lägre våglängderna; infrarött, mikrovågor och radio, är osynliga för det mänskliga ögat men innehåller väldigt mycket information.
Till skillnad från Hubbleteleskopet, som gjort observationer i synligt ljus, ultraviolett och i viss mån även i infrarött ljus, kommer James Webb-teleskopet blicka ut i rymden främst i infrarött ljus. Det gör att det nya teleskopet kan fånga ljus med en längre våglängd än vad både våra ögon och Hubble-teleskopet klarar av. En ovärderlig egenskap i jakten på planeter runt andra stjärnor med liknande egenskaper som jordens. De kallas för exoplaneter och där kan det i bästa fall finnas liv. Det infraröda ljuset är intressant eftersom jorden, och planeter som liknar den, utstrålar mest infrarött ljus. Med ett teleskop som är specialiserat på just den våglängden ökar chanserna för att upptäcka den typen av himlakroppar.
Forskare som studerar exoplaneter kommer även kunna använda James Webb-teleskopet för att undersöka atmosfärer runt planeterna. Med hjälp av observationerna kan forskare mäta halter av koldioxid, metan och kolmonoxid. Det är ämnen som i sig inte är ett bevis på liv, men som ger en indikation på om det är värt att studera planeten närmare. Allra viktigast är att Webb kan hitta spår av vatten.
Bilden visar Lagunnebulosan observerad av Hubble-teleskopet. Till vänster är nebulosan i synligt ljus med färgstarka moln av gas och stoft. Till höger är samma plats fast där har Hubble observerat det infraröda ljuset och på så sätt sett igenom gasmolnen. Bakom dem gömmer sig stjärnor som befinner sig i nebulosan självt men även längre bak i rymden.
Specifikationer
- Huvudspegel: 6,5 meter i diameter
- Fokallängd: 131,4 meter
- Sammanlagd exponeringsyta: 25,4 kvadratmeter
- Vikt: 6,5 ton
- Solskydd: ca. 20 x 14 meter
- Planerad livslängd: 5 - 10 år eller mer.
- Uppsändning: 25 december 2021 från den europeiska rymdbasen i Kourou, Franska Guyana.
- Bärraket: Ariane 5
Svenska filter i infrarött instrument
En av Webbs allra mest komplexa komponenter är instrumentet MIRI. En del av tekniken i MIRI är utvecklad av svenska forskare från Stockholms universitet, Chalmers och företaget Spectrogon. Det handlar om filter till kameran och dikroiska filter till spektrometern.
MIRI står för Mid-Infrared Instrument. Uppgiften är att fånga upp det allra svagaste infraröda ljuset från de mest avlägsna och äldsta himlakropparna i universum.
MIRI är en kombinerad kamera och spektrograf som observerar infraröd strålning med en medellång till lång våglängd. Närmare bestämt mellan 5 och 28 mikroner. För att kunna observera universum på ett effektivt sätt behöver MIRI vara 30 grader kallare än Webbs övriga instrument och ha en arbetstemperatur på -266 grader Celsius. För att komma ned i den temperaturen har MIRI en egen så kallad cryocooler. Det är i praktiken ett typ av kylskåp som håller temperaturen på rätt nivå.
Data skickas till jorden med svensk antenn
Ruag Space i Göteborg har utvecklat och tillverkat det antennsystem som sänder insamlade data från James Webb till jorden. Systemet består av två antenner. Den ena är tillverkad i kolfiberkomposit. Materialet ger låg vikt och hög precision vid extrema temperaturer, eftersom kolfiber håller sin form oavsett temperatur. Den andra antennen, som är en back up-enhet, är tillverkad i aluminium. Den mindre antennen sänder på en annan frekvens än den primära kolfiberantennen. Den kan heller inte skicka data med samma höga hastighet.
Vid uppsändningen är hela teleskopet hopfällt. Den svenska antennen är den andra delen som fälls ut, redan två timmar efter avfärd. Allra först fälls solpanelerna ut för att direkt kunna förse Webb med elektricitet.
Antennen levererades redan 2016 till Northrop Grumman i Kalifornien, som är det företag som fick uppdraget att montera James Webb-teleskopet innan avfärd.
Vad svenska forskare ska göra med Webb
Söker unga stjärnors hemligheter
Som att dra isär en gardin och öppna ett fönster. Så beskriver astronomen Angela Adamo det som blir möjligt tack vare James Webb. Mörka områden som varit ogenomträngliga blir nu transparanta.
Observationer som kan ge oanade upptäckter
Göran Östlin, professor i astronomi vid Stockholms universitet, forskar på avlägsna stjärnor och galaxer. Han har de senaste åren lett det svenska arbetet med James Webb-teleskopets instrument MIRI som ska göra observationer långt ut i universums tidiga delar. "Vi kommer kunna upptäcka saker som vi inte ens kunnat ana", säger han till Rymdstyrelsen.
Svensktillverkad antenn levererar bilder till jorden
James Webb-teleskopets observationer är ingenting värda om informationen aldrig når jorden. En högteknologisk antenn i kolfiber ser till att den kommer fram. Den är tillverkad av bland andra Joakim Johansson, chefsingenjör för antennteknik på Ruag Space i Göteborg.
En tiotusendels hårstrå
Spegeln på James Webb-teleskopet är tillverkad av 18 guldpläterade hexagoner. Tillsammans bildar de en 25 kvadratmeter stor spegelyta. Varje hexagon är tillverkad av det sällsynta, giftiga och mycket dyra grundämnet beryllium. Men det är inte på grund av de egenskaperna som materialet valts. Anledningen är att beryllium är oerhört stabilt eftersom det är extremt okänslig för temperaturskillnader. När spegeln testats i förhållanden som liknar de som James Webb-teleskopet kommer att utsättas för, har den varit extremt stabil. Formen har förändrats mindre än storleken av en tiotusendels mänskligt hårstrå.
Ett mynt på fyra mils avstånd
Teleskopets spegel har en diameter på 6,5 meter. Det medför att den har en otroligt detaljrik upplösning, och kan upptäcka och observera objekt motsvarande storleken av ett mynt på fyra mils avstånd. Som jämförelse har Hubble-teleskopet en huvudspegel med en diameter på 2,4 meter.
Fem lager solskydd
På baksidan av James Webb-teleskopet sitter ett reflekterande parasoll, stort som en tennisplan och tillverkat i materialet Kapton. Syftet är dels att reflektera bort infrarött ljus som kommer från solen, jorden och månen, dels att leda bort värmen från solen. För att göra det på ett effektivt sätt består skölden av fem separerade lager, alla tunnare än ett mänskligt hårstrå. Men det är väldigt effektivt. På den soldränkta sidan är det plus 80 grader celsius, medan skuggsidan håller -233 grader celsius.
1 500 000 kilometer
På det avståndet från jorden ska James Webb-teleskopet cirkulera runt solen. Det motsvarar omkring fyra gånger avståndet till månen, och en procent av avståndet mellan solen och jorden. Från uppsändningen tar det James Webb 30 dagar innan teleskopet hittat till omloppsbanan. Trots den längre vägen håller Webb samma hastighet som jorden och har alltid den mellan sig och solen.
178 steg
James Webb-teleskopet är stort och skrymmande. Så pass att det inte får plats i någon uppsändningsraket utan att fällas ihop. Det betyder att James Webb behöver vecklas ut när det kommit ut i rymden. Under sin månadslånga färd mot omloppsbanan fälls det ut i inte mindre än 178 olika steg. Alla dessa måste förlöpa felfritt för att Webb ska kunna fungera som det ska.
Vill du veta mer?
Via de här länkarna kommer du till den europeiska rymdorganisationen ESA:s samlade information om teleskopet, samt den amerikanska rymdstyrelsen NASA:s motsvarande.
Broschyr i PDF om James Webb-teleskopet på svenska
Via den här länken kan du ladda ner en samlad information om teleskopet på svenska med de texter som finns på den här webbplatsen.
