James Webb-rumteleskopet: NASAs infraröda efterföljare till Hubble

James Webb-rumteleskopet — NASAs kraftfulla infraröda efterföljare till Hubble: 6,5 m spegel, guldpläterad och solskyddad för att avslöja universums tidigaste hemligheter.

James Webb Space Telescope (JWST) är ett teleskop som placerades i rymden och sköts upp den 25 december 2021. Det lanserades som efterföljare till rymdteleskopet Hubble som sköts upp 1990 och kompletterar Hubbles observationer genom att arbeta främst i infrarött ljus. Efter en period av utplacering och testning nådde Webb sin operationsbana vid Lagrangepunkten L2 och levererade sina första fullfärgade bilder i juli 2022.

Teleskopet är uppkallat efter James E. Webb, som var chef för NASA och som även ledde administrationen under den tid då Apollo-programmet genomfördes. Webb byggdes i ett samarbete mellan NASA, Europeiska rymdorganisationen (ESA) och Kanadensiska rymdorganisationen (CSA).

Det största synliga kännetecknet är huvudspegeln som är 6,5 meter (21 fot) i diameter. Spegeln består av 18 hexagonala segment som vecklas ut och justeras automatiskt så att de fungerar som en enda stor spegel. Segmenten är gjorda av beryllium och pläterade med guld eftersom guld reflekterar infrarött mycket bra. Tack vare sin stora spegelupptagningsyta kan Webb se betydligt svagare och mer avlägsna objekt än Hubble, och studera ljus som blivit rödförskjutet från universums tidigaste galaxer.

JWST är i grunden ett infrarött teleskop, men kan även registrera den röda delen av det synliga ljuset. Många av de bilder och data som tas i infrarött omvandlas till synliga färger i efterbearbetning (så kallad falsk färg) för att vi ska kunna tolka dem visuellt. Infraröd strålning gör det möjligt att se genom stoftmoln och upptäcka värmestrålning — ungefär som vissa typer av mörkerseende glasögon — vilket öppnar för studier av stjärnbildning, planetbildningsskivor och mörka regioner i galaxer.

För att fungera måste Webb hållas extremt kallt. Teleskopet skyddas av ett stort flerlager solskydd, ungefär i storlek med en tennisbana, som blockerar värme och solljus från solen, jorden och månen. Solskärmen består av fem tunna lager av specialmaterial (Kapton med reflekterande beläggningar) som sprids ut för att stegvis minska värmeöverföringen. Instrumenten för de längre infraröda våglängderna måste dessutom hållas mycket kallare — MIRI-instrumentet kyls till bara några kelvin med hjälp av en särskild kryokylare.

Teknik och instrument

De viktigaste instrumenten ombord är:

• NIRCam – nära-infrarött kamera (imager) som används för att hitta mycket avlägsna galaxer och för att göra vägledningsmätningar.
• NIRSpec – nära-infrarött spektrograf med mikrorutnät (microshutter arrays) för att ta spektra av många objekt samtidigt och analysera deras kemiska sammansättning och rödförskjutning.
• MIRI – mid-infrarött instrument med både bild- och spektroskopifunktioner, känsligt för svalare material såsom stoft och protoplanetära skivor.
• FGS/NIRISS – finstyrningssensor och nära-infraröd fältimager/spektrograf från Kanada, viktig för mycket precisa pekningar och för exoplanetstudier.

Bana, driftstid och vetenskapliga mål

JWST kretsar runt sol-jordens L2-punkt, cirka 1,5 miljoner kilometer från jorden i riktning bort från solen. Denna bana ger en stabil, kall och mörk miljö med en relativt obruten siktlinje mot stora delar av himlen. Teleskopets bränslereserver och driftplanering gör att verksamheten förväntas kunna fortsätta i många år efter lanseringen — den primära missionstiden var planerad till flera år och fortsatta observationer beror på bränsleförbrukning och instrumentens hälsa.

De vetenskapliga målen inkluderar bland annat:

• Att upptäcka och karaktärisera de allra första galaxerna och stjärnorna som bildades efter Big Bang.
• Att studera hur galaxer utvecklas över kosmisk tid och hur stjärnbildningsprocesser fungerar i stofttäta miljöer.
• Att undersöka formationen av stjärnor och planetsystem genom att se in i protoplanetära skivor.
• Att analysera atmosfärer hos exoplaneter med transmissions- och emissionsspektroskopi för att söka efter kemiska signaturer, inklusive möjliga biomarkörer.
• Att observera objekt i vårt eget solsystem med hög upplösning i infrarött för att studera kometer, asteroider och ytförhållanden på planeter och månar.

Sammanfattningsvis är James Webb-rumteleskopet ett tekniskt avancerat rymdteleskop som kompletterar Hubble genom att öppna upp universum i infrarött. Det har redan gett nya, djupgående insikter i kosmisk historia, stjärn- och planetbildning samt exoplanetforskning, och förväntas fortsätta leverera banbrytande resultat under kommande år.

Omloppsbana

JWST kommer att befinna sig i en omloppsbana långt från jorden för att undvika värme från jorden och månen. Denna speciella omloppsbana ligger bortom månen, vid den andra Lagrangepunkten (L2) i sol-jord-systemet, en plats med stabil gravitation. Denna bana ligger 1 500 000 kilometer från jorden, ungefär fyra gånger längre bort från oss än månen. Det gör att den befinner sig i jordens skugga större delen av tiden. Den går faktiskt inte runt jorden utan runt solen med samma hastighet som jorden.

JWST:s omloppsbana (inte i skala)

Frågor och svar

F: Vad är James Webb Space Telescope (JWST)?

F: Vem är James E. Webb?

F: Hur bred är JWST:s huvudspegel?

F: Hur tillverkas JWST:s huvudspegel?

F: Vilken typ av teleskop är JWST?

F: Varför är JWST guldpläterat?

F: Hur håller sig JWST sval?

Sök med bokstav