טלסקופ החלל ג'יימס ווב של נאס"א/ESA/CSA מכונה לעתים קרובות היורש של טלסקופ החלל האבל של נאס"א/ESA. למעשה, הוא היורש להרבה יותר. עם הכללת מכשיר האינפרא אדום האמצעי (MIRI), ווב הצליח גם בטלסקופי חלל אינפרא אדום כמו מצפה האינפרא אדום החלל של ESA (ISO) וטלסקופ החלל שפיצר של נאס"א.
בטווח האינפרא אדום האמצעי, היקום שונה מאוד ממה שהורגלנו לראות בעיניים. בטווח של 3 עד 30 מיקרומטר, אינפרא אדום בינוני מזהה עצמים שמימיים עם טמפרטורות שבין 30 ל-700 מעלות צלזיוס. במצב זה, עצמים שנראים כהים בתמונות אור גלוי זוהרים כעת בבהירות.
"זהו טווח אורכי גל מעניין מאוד מבחינת הכימיה שניתן לעשות וכיצד ניתן להבין את תהליך היווצרות הכוכבים ומה קורה בליבות הגלקסיות", אומרת ג'יליאן רייט, חוקרת ראשית של הקונסורציום האירופי שפיתח את מכשיר MIRI. - ההצצות האמיתיות הראשונות של אמצע אינפרא אדום לחלל התקבלו עם ISO, שפעל מנובמבר 1995 עד אוקטובר 1998. בהגיעו למסלול ב-2003, שפיצר עשה התקדמות נוספת באורכי גל דומים. הן תגליות ה-ISO והן שפיצר הדגישו את הצורך ביכולות אינפרא אדום בינוניות עם שטחי איסוף גדולים יותר עבור רגישות ורזולוציה זוויתית טובים יותר כדי לתת מענה לשאלות חשובות רבות באסטרונומיה."
ג'יליאן ואחרים החלו לחלום על מכשיר שיוכל לראות את האינפרא-אדום האמצעי בפרטי פרטים. לרוע מזלם, ESA ונאס"א ראו באורכי הגל הקצרים יותר של האינפרא אדום כיעד העיקרי של ווב. ESA הובילה את הפיתוח של ספקטרומטר כמעט אינפרא אדום בשם NIRSpec, בעוד ש-NASA כיוונה לצילום תרמי בשם NIRCam.
לא נרתע, כאשר ESA הכריזה על קריאה לאפליקציות לחקור את הספקטרומטר הקרוב לאינפרא אדום שלה, ג'יליאן ועמיתיה ראו הזדמנות. "הובלתי צוות ששלח תגובה די נועזת. הוא אמר שנחקור את הספקטרוגרף הקרוב לאינפרא אדום, אבל יהיה לנו גם ערוץ נוסף שיעסוק בכל המחקרים המדעיים של אמצע אינפרא אדום. והצגנו מקרה מדעי מדוע אסטרונומיה של אינפרא אדום באמצע תהיה פנטסטית ב-Webb", היא אומרת.
למרות שהצוות שלה לא זכה בחוזה המסוים הזה, המהלך הנועז עזר להעלות את הפרופיל של אסטרונומיה אינפרא אדום בינוני באירופה, והיא עצמה הוזמנה לייצג את אותם אינטרסים מדעיים במחקר אחר של ESA שבחן את היכולת של התעשייה האירופית לבנות מכשירי אינפרא אדום . בתמיכת מוסדות אקדמיים מכל רחבי אירופה, חלק ממחקר זה הוקדש למכשירים בטווח האינפרא אדום הבינוני.
התוצאות היו כל כך מעודדות, כמו תוצאות מחקרים מקבילים שהובילה ארה"ב, עד שהעניין במכשיר כזה גדל אף יותר. לאחר שהרכיבו קבוצה בינלאומית של מדענים ומהנדסים באירופה שמוכנים ומסוגלים לתכנן ולבנות את המכשיר - ובעיקר לגייס את הכסף לשם כך - ג'יליאן ועמיתיה עודדו ושיכנעו בהדרגה את ESA ונאס"א לכלול אותו ב- תוכנית Webb.
הרחבת המנהיגות האירופית בדרך זו של עבודה לתחום שיתוף הפעולה הבינלאומי עם ארה"ב, למשימת הדגל של נאס"א, שבה תרבות ייצור הכלים כל כך שונה, לא הייתה מתכון מובטח להצלחה. "החשש הגדול ביותר היה שהמורכבות הזו תהיה האיום הגדול ביותר על המכשיר", אומר חוסה לורנצו אלוורז, מנהל מכשיר ה-MIRI ב-ESA. אבל הסיכון השתלם.
בנוסף למשיכת כספים משלהם, הקונסורציום קיבל עוד אזהרה אחת: המכשיר לא אמור להשפיע על טמפרטורות הפעולה והאופטיקה של ווב. במילים אחרות, הטלסקופ יישאר אופטימלי עבור מכשירים קרובים לאינפרא אדום, ו-MIRI ייקח את כל מה שהוא יכול להשיג. זה יגביל את ביצועי המכשיר מעבר לעשרה מיקרומטרים, אבל עבור ג'יליאן זה היה מחיר קטן לשלם.
אחד המכשולים הטכנולוגיים הגדולים ביותר היה ש-MIRI נאלצה לפעול בטמפרטורה נמוכה יותר מאשר מכשירים קרובים לאינפרא אדום. זה הושג באמצעות מנגנון קריאוקולר שסופק על ידי מעבדת הנעת סילון של נאס"א. על מנת להיות רגיש לגלי אינפרא אדום בינוני, MIRI פועל בטמפרטורה של כ-267 מעלות צלזיוס.
זה נמוך יותר מטמפרטורת פני השטח הממוצעת של פלוטו, כ-40 קלווין (-233 מעלות צלזיוס). במקרה, זו הטמפרטורה שבה פועלים מכשירים אחרים והטלסקופ. שתי הטמפרטורות נמוכות ביותר, אבל בגלל ההבדל הזה, חום מהטלסקופ עדיין יחלחל לתוך MIRI ברגע שהוא היה מחובר לטלסקופ אם הם לא היו מבודדים תרמית זה מזה.
אתגר נוסף היה המקום המצומצם הפנוי למכשיר בטלסקופ. זה היה אפילו יותר קשה כי MIRI היה אמור להיות למעשה שני מכשירים באחד - מדמג' וספקטרומטר. זה דרש עבודת עיצוב חכמה.
גם לאחר שהמכשיר הושלם ונמסר לנאס"א לצורך שילוב עם שאר הטלסקופ, הצוות התמודד עם אתגרים עוד יותר.
בניית הטלסקופ המורכב ביותר ארכה יותר זמן ממה שמישהו יכול היה לדמיין, כלומר MIRI ומכשירים אחרים יצטרכו להישאר על כדור הארץ הרבה יותר זמן ממה שתוכנן במקור.
ואז, ביום חג המולד 2021, רכב השיגור Ariane 5 של ESA העביר את החללית למסלול בשיגור מושלם. במהלך השבועות והחודשים הבאים, צוותי קרקע הכינו את הטלסקופ ומכשיריו ומסרו אותם למדענים. יחד עם מכשירים אחרים, MIRI שולחת כעת נתונים שמדענים רק חלמו עליהם.
נתוני MIRI הוצגו באופן נרחב בתמונות Webb המוקדמות ביותר, כולל ה"הרים" ו"עמקים" של ערפילית קארינה, קבוצת הגלקסיות המקיימות יחסי גומלין סטפן חמישיית, וערפילית הטבעת הדרומית. התמונות הבאות המשיכו להעלות את הרף במונחים של יופי ומדע. עם זאת, מכיוון ש-MIRI היא צעד כה גדול קדימה מכל מכשיר אמצע אינפרא אדום קודם, הרף גדל גם מבחינת יכולות פרשנות התמונה.
אבל זו המהות של המדע המתקדם, ואסטרונומים כבר ממהרים לפתח מודלים ממוחשבים מפורטים יותר שיכולים לספר להם יותר על התהליכים הפיזיקליים השונים שגורמים להופעת נתונים בטווח האינפרא אדום הבינוני.
ל-MIRI, יחד עם כלים אחרים ברשת, יש פוטנציאל לקדם כל תחום באסטרונומיה. זהו סוג של מדע טרנספורמטיבי שמתאפשר רק באמצעות הרחבה משמעותית של האפשרויות. וזו עדות נהדרת לעבודת הצוות ולשיתוף הפעולה הבינלאומי שהושקעו בבניית הטלסקופ בכלל, ו-MIRI בפרט.
אתה יכול לעזור לאוקראינה להילחם נגד הפולשים הרוסים. הדרך הטובה ביותר לעשות זאת היא לתרום כספים לכוחות המזוינים של אוקראינה באמצעות הצלת חיים או דרך העמוד הרשמי NBU.
קרא גם:
- האבל הבחין בזוג עצמים של גרביג-ארו בקבוצת הכוכבים אוריון
- טלסקופ ג'יימס ווב יחקור כוכבי לכת הניתנים למגורים