Senda inn spurningu
Sólin Sólin Rís 05:40 • sest 21:16 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 15:13 • Sest 05:59 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 03:57 • Síðdegis: 16:31 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 10:23 • Síðdegis: 22:34 í Reykjavík
Visit the English version

Flokkun:

Náttúruvísindi og verkfræði Stjarnvísindi: almennt

Hvenær verður næstu kynslóð geimsjónauka skotið á loft?

Sævar Helgi Bragason

Frá árinu 1990 hefur verið hægt að rannsaka mörg fegurstu og um leið dularfyllstu fyrirbæri alheimsins með aðstoð Hubblesjónaukans. Vegna þeirrar þekkingar sem aflað hefur verið með honum hafa heilu kennslubækurnar í stjörnufræði verið endurskrifaðar.

Áætlað var að næstu kynslóð geimsjónauka yrði skotið á loft í ágúst 2011 en af ýmsum ástæðum hefur það tafist og er nú gert ráð fyrir því að skjóta sjónaukanum á loft árið 2015. Sá sjónauki nefnist James Webb-sjónaukinn og er nefndur eftir James E. Webb sem var yfirmaður NASA á árunum 1961-1968. Hann vann meðal annars að því að koma manni til tunglsins og leggja þannig grunninn að geimrannsóknum NASA í dag. Það þótti því við hæfi að nefna arftaka Hubblesjónaukans í höfuðið á honum.

Sjónaukinn mun kosta um 825 milljónir dala eða rúma 58 milljarða íslenskra króna, miðað við núverandi gengi. Kostnaðurinn er samt aðeins 1/4 til 1/3 af kostnaðinum við Hubble, þrátt fyrir að sá nýi verði stærri. Ástæðan fyrir því er fyrst og fremst fullkomnari og ódýrari tækni. Webb-sjónaukinn hefur skemmri líftíma en Hubble (5-10 ár) því engar þjónustuferðir verða farnar til hans og þar af leiðandi hlýst enginn auka kostnaður af þeim.



Mynd sem sýnir stærð stjörnusjónaukans.

Spegill sjónaukans verður samansettur úr 18 litlum speglum sem saman mynda einn spegil sem er 6,5 metrar í þvermál, en til samanburðar er spegill Hubblesjónaukans 2,7 metrar. Spegillinn verður að geta lagst saman því annars er hann of stór til að hægt sé að skjóta honum út í geiminn. Hönnun og bygging spegils af þessu tagi er ein mesta tækniþróunin í sjónaukanum en í framtíðinni verða svipaðir og jafnvel enn stærri speglar notaðir. Til gamans má geta að spegillinn gæti greint breidd krónupenings í 40 km fjarlægð eða fótbolta í 550 km fjarlægð.

Markmið sjónaukans eru að:
  • Kanna lögun alheimsins
  • Útskýra þróun vetrarbrauta
  • Útskýra fæðingu og myndun stjarna
  • Kanna hvernig sólkerfi myndast
  • Kanna efnasamsetningu alheimsins
  • Kanna eðli og magn hulduefnis í alheiminum
Til þess að uppfylla þessi markmið mun sjónaukinn rannsaka innrautt ljós frá myndun fyrstu stjarna og vetrarbrauta alheimsins. Til þess þarf að horfa mjög langt út í geiminn og um leið mjög langt aftur í tímann. Alheimurinn þenst stöðugt út svo að því lengra sem við horfum út í geiminn, þeim mun hraðar fjarlægast hlutirnir okkur, og þá til verður til svokallað rauðvik. Rauðvik þýðir að ljós sem við venjulega sjáum og rannsökum færist sífellt nær innrauða hluta litrófsins. Þess vegna verður sjónaukinn að rannsaka innrautt ljós til að hægt sé að sjá fyrstu stjörnumyndanirnar eiga sér stað.



Tölvugerð mynd af Webb-sjónaukanum.

Fyrstu stjörnurnar mynduðust stuttu eftir Miklahvell sem talið er að hafi átt sér stað fyrir um 13-14 milljörðum ára. Ef við gefum okkur að hann sé nákvæmlega 13 milljarða ára hafa fyrstu stjörnumyndanir átt sér stað fyrir um 12,7 til 12,9 milljörðum ára, og sjónaukinn á að geta séð daufa ljósið sem hefur ferðast um alheiminn í allan þennan tíma.

Myndun stjarna og reikistjarna í alheiminum á sér stað í miðju þéttra rykskýja sem við sjáum ekki á sýnilegri bylgjulengd. Rykagnir í vetrarbrautum koma í veg fyrir að sýnilegt ljós sleppi í gegnum skýin. Hins vegar hindra skýin ekki að innrautt ljós komist í gegnum þau og með því að rannsaka það getum við séð í gegnum rykið og horft á allt ferlið sem leiðir til stjörnu- og reikistjörnumyndunar.

Til þess að sjónaukinn gegni hlutverki sínu þarf að staðsetja hann eins langt frá jörðu og mögulegt er. Hann verður í um 1,5 milljón km fjarlægð frá jörðinni á svokölluðum Lagrange-punkti 2, en það tekur hann um 3 mánuði að komast þangað eftir að honum er skotið á loft. Í þessari fjarlægð kemst geimferja ekki til hans svo ekki verður hægt að gera við hann.

Allir hlutir, líka sjónaukar og jörðin, gefa frá sér innrautt ljós og til þess koma í veg fyrir að rannsóknarefnin kaffærist í geislun frá sjónaukanum sjálfum þarf hann að vera eins kaldur og mögulegt er. Sjónaukinn hefur þess vegna stóran skjöld sem hindrar að ljós frá sólinni, jörðinni og tunglinu, hiti hann og trufli rannsóknirnar.

Til þess að þetta gangi upp þarf sjónaukinn að vera á braut þar sem fyrrnefndir hnettir eru allir í um það bil sömu átt og hentugasti staðurinn er einmitt fyrrnefndur Lagrange-punktur. Þar getur geimfarið verið stöðugt á braut með jörðinni á ferð hennar um sólina. Á þessum stað er stöðugur kuldi sem gerir sjónaukanum kleift að gera mjög nákvæmar innrauðar athuganir. Nær jörðinni væri hitastigið óstöðugt og innrauða geislunin frá henni myndi gera myndirnar óskýrar.

Öllum stjörnufræðingum er heimilt að sækja um afnot af James Webb-sjónaukanum. Umsóknirnar fara fyrst í gegnum nefnd sem metur kosti rannsóknarverkefnanna. Niðurstöður rannsóknanna verða síðan birtar í viðurkenndum vísindatímaritum og gögn gerð opinber á Internetinu svo aðrir stjörnufræðingar og áhugamenn geti nýtt þau til frekari rannsókna. Þetta er sama kerfi og er notað fyrir Hubblesjónaukann og margar aðrar stjörnuathugunarstöðvar á jörðinni.

Heimild og myndir:

Höfundur

Sævar Helgi Bragason

Sævar Helgi Bragason

stjörnufræðikennari

Útgáfudagur

26.2.2004

Spyrjandi

Bjarni Hólmarsson, f. 1989

Efnisorð

Tilvísun

Sævar Helgi Bragason. „Hvenær verður næstu kynslóð geimsjónauka skotið á loft?“ Vísindavefurinn, 26. febrúar 2004. Sótt 19. apríl 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=4021.

Sævar Helgi Bragason. (2004, 26. febrúar). Hvenær verður næstu kynslóð geimsjónauka skotið á loft? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=4021

Sævar Helgi Bragason. „Hvenær verður næstu kynslóð geimsjónauka skotið á loft?“ Vísindavefurinn. 26. feb. 2004. Vefsíða. 19. apr. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=4021>.

Chicago | APA | MLA

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki
Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Hvenær verður næstu kynslóð geimsjónauka skotið á loft?
Frá árinu 1990 hefur verið hægt að rannsaka mörg fegurstu og um leið dularfyllstu fyrirbæri alheimsins með aðstoð Hubblesjónaukans. Vegna þeirrar þekkingar sem aflað hefur verið með honum hafa heilu kennslubækurnar í stjörnufræði verið endurskrifaðar.

Áætlað var að næstu kynslóð geimsjónauka yrði skotið á loft í ágúst 2011 en af ýmsum ástæðum hefur það tafist og er nú gert ráð fyrir því að skjóta sjónaukanum á loft árið 2015. Sá sjónauki nefnist James Webb-sjónaukinn og er nefndur eftir James E. Webb sem var yfirmaður NASA á árunum 1961-1968. Hann vann meðal annars að því að koma manni til tunglsins og leggja þannig grunninn að geimrannsóknum NASA í dag. Það þótti því við hæfi að nefna arftaka Hubblesjónaukans í höfuðið á honum.

Sjónaukinn mun kosta um 825 milljónir dala eða rúma 58 milljarða íslenskra króna, miðað við núverandi gengi. Kostnaðurinn er samt aðeins 1/4 til 1/3 af kostnaðinum við Hubble, þrátt fyrir að sá nýi verði stærri. Ástæðan fyrir því er fyrst og fremst fullkomnari og ódýrari tækni. Webb-sjónaukinn hefur skemmri líftíma en Hubble (5-10 ár) því engar þjónustuferðir verða farnar til hans og þar af leiðandi hlýst enginn auka kostnaður af þeim.



Mynd sem sýnir stærð stjörnusjónaukans.

Spegill sjónaukans verður samansettur úr 18 litlum speglum sem saman mynda einn spegil sem er 6,5 metrar í þvermál, en til samanburðar er spegill Hubblesjónaukans 2,7 metrar. Spegillinn verður að geta lagst saman því annars er hann of stór til að hægt sé að skjóta honum út í geiminn. Hönnun og bygging spegils af þessu tagi er ein mesta tækniþróunin í sjónaukanum en í framtíðinni verða svipaðir og jafnvel enn stærri speglar notaðir. Til gamans má geta að spegillinn gæti greint breidd krónupenings í 40 km fjarlægð eða fótbolta í 550 km fjarlægð.

Markmið sjónaukans eru að:
  • Kanna lögun alheimsins
  • Útskýra þróun vetrarbrauta
  • Útskýra fæðingu og myndun stjarna
  • Kanna hvernig sólkerfi myndast
  • Kanna efnasamsetningu alheimsins
  • Kanna eðli og magn hulduefnis í alheiminum
Til þess að uppfylla þessi markmið mun sjónaukinn rannsaka innrautt ljós frá myndun fyrstu stjarna og vetrarbrauta alheimsins. Til þess þarf að horfa mjög langt út í geiminn og um leið mjög langt aftur í tímann. Alheimurinn þenst stöðugt út svo að því lengra sem við horfum út í geiminn, þeim mun hraðar fjarlægast hlutirnir okkur, og þá til verður til svokallað rauðvik. Rauðvik þýðir að ljós sem við venjulega sjáum og rannsökum færist sífellt nær innrauða hluta litrófsins. Þess vegna verður sjónaukinn að rannsaka innrautt ljós til að hægt sé að sjá fyrstu stjörnumyndanirnar eiga sér stað.



Tölvugerð mynd af Webb-sjónaukanum.

Fyrstu stjörnurnar mynduðust stuttu eftir Miklahvell sem talið er að hafi átt sér stað fyrir um 13-14 milljörðum ára. Ef við gefum okkur að hann sé nákvæmlega 13 milljarða ára hafa fyrstu stjörnumyndanir átt sér stað fyrir um 12,7 til 12,9 milljörðum ára, og sjónaukinn á að geta séð daufa ljósið sem hefur ferðast um alheiminn í allan þennan tíma.

Myndun stjarna og reikistjarna í alheiminum á sér stað í miðju þéttra rykskýja sem við sjáum ekki á sýnilegri bylgjulengd. Rykagnir í vetrarbrautum koma í veg fyrir að sýnilegt ljós sleppi í gegnum skýin. Hins vegar hindra skýin ekki að innrautt ljós komist í gegnum þau og með því að rannsaka það getum við séð í gegnum rykið og horft á allt ferlið sem leiðir til stjörnu- og reikistjörnumyndunar.

Til þess að sjónaukinn gegni hlutverki sínu þarf að staðsetja hann eins langt frá jörðu og mögulegt er. Hann verður í um 1,5 milljón km fjarlægð frá jörðinni á svokölluðum Lagrange-punkti 2, en það tekur hann um 3 mánuði að komast þangað eftir að honum er skotið á loft. Í þessari fjarlægð kemst geimferja ekki til hans svo ekki verður hægt að gera við hann.

Allir hlutir, líka sjónaukar og jörðin, gefa frá sér innrautt ljós og til þess koma í veg fyrir að rannsóknarefnin kaffærist í geislun frá sjónaukanum sjálfum þarf hann að vera eins kaldur og mögulegt er. Sjónaukinn hefur þess vegna stóran skjöld sem hindrar að ljós frá sólinni, jörðinni og tunglinu, hiti hann og trufli rannsóknirnar.

Til þess að þetta gangi upp þarf sjónaukinn að vera á braut þar sem fyrrnefndir hnettir eru allir í um það bil sömu átt og hentugasti staðurinn er einmitt fyrrnefndur Lagrange-punktur. Þar getur geimfarið verið stöðugt á braut með jörðinni á ferð hennar um sólina. Á þessum stað er stöðugur kuldi sem gerir sjónaukanum kleift að gera mjög nákvæmar innrauðar athuganir. Nær jörðinni væri hitastigið óstöðugt og innrauða geislunin frá henni myndi gera myndirnar óskýrar.

Öllum stjörnufræðingum er heimilt að sækja um afnot af James Webb-sjónaukanum. Umsóknirnar fara fyrst í gegnum nefnd sem metur kosti rannsóknarverkefnanna. Niðurstöður rannsóknanna verða síðan birtar í viðurkenndum vísindatímaritum og gögn gerð opinber á Internetinu svo aðrir stjörnufræðingar og áhugamenn geti nýtt þau til frekari rannsókna. Þetta er sama kerfi og er notað fyrir Hubblesjónaukann og margar aðrar stjörnuathugunarstöðvar á jörðinni.

Heimild og myndir:

...