טלסקופ החלל ג’יימס ווב – המחליף של האבל שוגר בהצלחה – שידור חי

פרופ’ עמרי ונדל ממכון רקח לפיזיקה באוניברסיטה העברית כותב לקראת שיגור טלסקופ החלל ג’יימס ווב אודות התגליות שהטלסקופ החדש יאפשר

14:23 השיגור התקיים כמתוכנן – ועד כה נאס”א מדווחת כי הכל הולך חלק.

14:39 משגר אריאן 5 ועליו טלסקופ החלל ג’יימס ווב יצאו את האטמוספירה. המשגר יניח את הטלסקופ במסלול נמוך (יחסית) ולאחר מכן, הוא יטפס בהדרגה לנקודת לגראנג’ במרחק של 1.5 מיליון ק”מ מכדור הארץ.

ידיעה מקורית

היום, שבת, ה-25.12.21 בשעה 14:20 (לפי שעון ישראל), ישוגר טלסקופ החלל ג’יימס ווב, ממשיכו של טלסקופ האבל ודור חדש לטלסקופי החלל, המיועד לספק תשובות לשאלות המסקרנות ביותר באסטרונומיה ואסטרופיזיקה – היווצרות הגלקסיות הראשונות, לידתם של כוכבים, חקר תכונותיהם של כוכבי לכת במערכות שמש מרוחקות והאם יש בהם חיים.

יותר ויותר אנו שומעים על המרוץ להנחתת אדם על המאדים, ובעתיד הקרוב נאס”א מתכננת שיבה של אסטרונאוטים לירח (תכנית ארטמיס). אולם בעוד מספר ימים מתוכנן שיגור בלתי מאוייש המעורר התרגשות רבה בקרב האסטרונומים. לדעת רוב המדענים, ההישגים הגדולים ביותר של האנושות בתחום החלל אינם כיבוש החלל ומשימות חלל מאוישות, אלא חקר היקום, שנעשה על-ידי טלסקופים לווייניים כמו טלסקופ החלל  האבל הצופה ביקום מזה שלושים שנה באור הנראה,  ספיצר באור תת-אדום, צ’נדרה בקרני X, פלאנק בקרינת מיקרו, קפלר לגילוי פלנטות חוצניות ועוד רבים, שכל אחד מהם הביא למהפכה בהבנתנו את היקום.

ב-25 בדצמבר 2021 צפוי שיגורו של “יורש העצר”, טלסקופ החלל על שם ג’יימס ווב – James Webb Space Telescope, יורשו של טלסקופ החלל האבל. בניגוד לקודמו, המקיף את כדור הארץ בגובה של כ-600 ק”מ, ג’יימס ווב יוצב במרחק של  1.5 מיליון ק”מ, פי ארבעה מן המרחק לירח, במקום הנקרא “נקודת לגראנג’ L2”. קוטר המראה שלו 6.5 מטרים, כמעט פי 3 מהאבל, וכושר איסוף האור שלו יהיה גדול פי 7. מעבר לכך, המכשור שלו מתקדם בהרבה מזה של האבל. תכונות אלו יאפשרו תצפיות חסרות תקדים שעד כה היו מעבר להישג ידה של האנושות, כמו הכוכבים הראשונים והגלקסיות הקדומות ביותר שנוצרו זמן קצר יחסית (כחצי מיליארד שנים) לאחר המפץ הגדול ובחינה מדוקדקת של האטמוספרות של כוכבי לכת חוצניים, כדי לנסות ולגלות בהן גזים העשויים להעיד על התפתחות חיים, כגון אדי מים, חמצן ומתאן. מיקומו המרוחק של ג’יימס ווב מבודד אותו מהקרינה שמפיץ כדור הארץ ומשפרת את רגישותו, אולם מנגד הופך אותו לבלתי נגיש למשימות מאוישות של תיקון ואחזקה, כפי שהיה האבל, אליו נשלחו חמש משימות כאלה. לכן המערכות של ג’יימס ווב, המורכבות בהרבה מאילו של האבל, חייבות להיות חסינות בפני תקלות. שיגורו של ג’יימס ווב נדחה פעמים רבות, וגם התקציב התנפח לכ-10 מיליארד דולר.

הסיבה שסוכנויות חלל כמו נאס”א וסוכנות החלל האירופית משקיעות הון עתק כדי לשלוח טלסקופים למסלול סביב כדור הארץ היא שטלסקופים הבנויים על פני כדור הארץ מוגבלים על ידי האטמוספרה. למרות שלכאורה האטמוספירה שקופה באור הנראה, קרני האור מושפעות ומוסטות בעת המעבר, וזרמי האוויר גורמים לריצוד אור הכוכבים. בשל תופעה זו,  תצלום בחשיפה ארוכה אינו יכול להשיג חדות (רזולוציה) גבוהה. זו הסיבה שמצפי הכוכבים נבנים במידת האפשר בראשי הרים גבוהים – כך יש פחות שכבות אויר מעליהם. התמונות של טלסקופ החלל האבל חדות יותר מתמונות של טלסקופים גדולים בהרבה המוצבים על פני כדור הארץ. בנוסף, האור הנראה הוא רק אחד מסוגי הקרינה הנפלטים מכוכבים וגלקסיות – סוגי קרינה אחרים, כמו על-סגול ((UV, קרני X וקרני גאמא נבלעים (למזלנו) באטמוספרה, ולכן כדי לצפות בהם עלינו לשלוח את הטלסקופים המיועדים לקלוט אותם אל מעבר לאטמוספירה.

טלסקופ החלל האבל, אשר שוגר בשנת 1990 נקרא על שם האסטרונום האמריקאי אדווין האבל, אשר גילה (לפני כתשעים שנה) כי היקום מתפשט, תגלית אשר גרמה לאיינשטיין לשנות את משוואות תורת היחסות. טלסקופ האבל, הפועל זה 30 שנה, השיג תמונות ותוצאות מדהימות, הרבה מעבר לכל טלסקופ אחר שבנה האדם, על פני כדור הארץ או בחלל.  הוא בעל מראה בקוטר 2.4 מ’, וכשר קליטת אור נראה ותת-אדום ((IR. הישגיו הבולטים ביותר היו גילוי האצת היקום והאנרגיה האפלה, עליו ניתן פרס נובל בשנת 2011, מדידת גיל היקום, התפתחות הגלקסיות, גילוי כוכבי לכת במערכות שמש אחרות ומדידת הרכב האטמוספירות שלהם, חורים שחורים מסיביים במרכזי גלקסיות, התנגשויות של גלקסיות, היווצרות ומוות של כוכבים, התנגשות שביט בכוכב הלכת צדק ועוד.

טלסקופ האבל הביא לנו כמה מן התמונות היפות והמיוחדות ביותר של היקום באור הנראה, אולם כאמור יש סוגי קרינה אחרים, שונים מאוד, אשר כלל איננו מסוגלים לראותם מפני כדור הארץ, כיון שהאטמוספרה בולעת אותם בגובה רב. כדי לקבל תמונה שלמה של היקום, חשוב לחקור אותו גם באמצעות סוגי קרינה אלה. לשם כך נבנו טלסקופים ייעודיים המסוגלים להבחין בסוגי הקרינה האחרים, ונשלחו למסלולים סביב כדור הארץ, כמו האבל, או אף למסלולים מרוחקים הרבה יותר. מספר דוגמאות הן טלסקופים באור אולטרא-סגול, כמו IUE והטלסקופ הישראלי המתוכנן (בשת”פ עם מדינות אחרות) ,Ultrasat טלסקופים בקרני X כמו ROSAT, XTE ו-Chandra, וטלסקופים בקרני גאמא, כמו Compton, INTEGRAL ו-Fermi.

שתי משפחות נוספות של טלסקופים לווייניים יועדו למחקר קרינת הרקע הקוסמית ולגילוי פלנטות חוצניות. קרינת הרקע הקוסמית שהתגלתה בשנת 1965 וזיכתה את מגליה בפרס נובל היא למעשה ההוכחה המשכנעת ביותר לתורת המפץ הגדול, האומרת שהיקום נוצר לפני כ-14 מיליארד שנה בהתפוצצות אדירה וממשיך להתפשט מאז. אולם רוב הקרינה הזו מרוכזת בגלי מיקרו, שאינם חודרים דרך האטמוספרה ולכן יש לחקור אותה בטלסקופים לווייניים. שלושה טלסקופים כאלה שוגרו בשנים 1990-2010, COBE, WMax ו- Plank, והביאו למהפכה בהבנתנו את היקום ותכונותיו.

המשפחה הנוספת היא טלסקופים לווייניים המיועדים לגילו כוכבי לכת חוצניים, המקיפים שמשות אחרות. בעולמות אלה עשויים להתקיים חיים ואף תרבויות. המפורסמים שבהם הם טלסקופ Kepler, אשר שוגר בשנת 2009 ותוך חמש שנים גילה מעל 4000 כוכבי לכת חוצניים, פי 10 ממה שהיה ידוע לפניו, ויורשו TESS, אשר שוגר ב-2018 וממשיך את המשימה.

כיום הגיע האדם להבנה מעמיקה של היקום, הודות לטלסקופים שנשלחו לחלל בעקבות אותו ספוטניק, ועומד על סף תקופה מרתקת לא פחות, בה אולי יביא הטלסקופ הלווייני המשוכלל מכל קודמיו, לתגליות נוספות ובראשן התשובה לשאלה האם יש חיים מחוץ לכדור הארץ.

הכותב הוא פרופ’ עמרי ונדל ממכון רקח לפיסיקה באוניברסיטה.

עוד בנושא באתר הידען:

• טלסקופ ג’יימס ווב של נאס”א יחקור את ראשיתה של מערכת השמש שלנו
• הדבר הבא באסטרונומיה – חלק 1: טלסקופ ג’יימס ווב
• שש משימות חלל שכדאי לחכות להן ב-2021