Dalekohled budoucnosti. Tento zázrak nahradí Hubbleův teleskop

Odchod raketoplánů NASA do důchodu s sebou nese i konec servisních misí Hubbleova vesmírného dalekohledu (Hubble Space Telescope – HST).

To bude dříve nebo později znamenat, že HST přestane fungovat, nebo že se jeho zařízení stanou jednoduše zastaralá. Po dvaceti dvou letech mise by se člověk nedivil ani jednomu. Má Hubble nástupce? Má. Je to vesmírný dalekohled Jamese Webba (JWST – James Webb Space Telescope).

Vypuštění HST do vesmíru znamenalo převrat v astronomii. Se zrcadlem o průměru 2,4 metru sice nemohl sběrnou plochou porazit v té době největší pozemní dalekohled BTA–6 nacházející se na Kavkazu v jižním Rusku, který má zrcadlo o průměru 6 metrů, ale poskytl pozorovatelům jedinečnou výhodu, kterou ruský dalekohled nemohl vykompenzovat. Nacházel se nad atmosférou, takže nepotřeboval žádnou korekci na nestabilní chování atmosféry, které můžeme i pouhým okem pozorovat jako mihotání hvězd. HST tak umožnil jedinečně stabilní pohled na vesmír, který odkryl neuvěřitelné množství detailů.

Dalekohledy dneška

S postupem času jsme postavili mnohem větší dalekohledy – chilské Very Large Telescope (čtyři osmimetrové dalekohledy), havajské Kecky (dva desetimetrové dalekohledy) či kanárský Gran Telescopio Canarias (v současnosti největší optický dalekohled na světě, zrcadlo má průměr 10,4 metrů). Současná technika těchto pozemních observatoří začala přesahovat HST. Bylo třeba navrhnout nového nástupce s větším zrcadlem, který by se zahleděl do vesmíru ještě hlouběji.

Novým nástupcem se stal JWST, pojmenovaný podle Jamese Webba, jednoho z vrchních zastupitelů NASA, který se zasloužil o program Apollo, jenž vynesl člověka na Měsíc. Dalekohled bude mít průměr zrcadla 6,5 metru, uvidí objekty cca 100x méně jasné než HST, a do vesmíru by měl být vynesen v roce 2018. Vynesení takového obra není snadná záležitost a ti, co sledovali kaskadérský kousek s přistáním vozítka Curiosity už jistě tuší, že i v případě JWST bude použitá technologie připomínat vědecko-fantastické filmy.

Umělcova představa rozloženého JWST. Velikostí je dalekohled srovnatelný s Boeingem 747 (Jumbo jet). Segmentované zrcadlo je z pozlaceného berylia, stříbřitá plachta je sluneční štít z polymerové membrány. Zdroj NASA

Jeden z největších problémů představuje velikost zrcadla. Šest a půl metru v průměru rozhodně není žádný drobek. Takový průměr v praxi znamená, že dalekohled se nevejde do žádné z raket, které máme v současnosti k dispozici. Z toho důvodu bude zrcadlo poskládáno z osmnácti hexagonálních segmentů, které se otevřou až ve vesmíru.

Model JWST v ‘životní velikosti’ vystavený v Austinu v Texasu. Zdroj NASA/Chris Gunn

Nejde ale jen o zrcadlo. JWST potřebuje pořádné stínění od Slunce. To jednak z důvodu, že by mohl být oslňován, a zadruhé proto, že musí mít zastíněné přístroje. Ty budou vesmír pozorovat v infračervené části světla, která je citlivá na tepelný šum. Pro tento účel byl navržen sluneční štít o rozloze tenisového hřiště, sestávající z pěti nad sebou položených plachet, které poskytnou téměř dokonalou izolaci od slunečních paprsků. Zatímco teplota před sluneční clonou má dosahovat 85 °C, za clonou už to bude –233 °C, což je slušný rozdíl, který v infračervené astonomii hraje podstatnou roli.

Animace zachycující rozložení JWST ve vesmíru

Řešením pro sluneční štít stejně jako pro zrcadlo je vesmírný dalekohled ‘poskládat’, aby se vešel do nosné rakety Ariane V, kterou využívá ESA k vynášení družic na geostacionární dráhu a na nízkou oběžnou dráhu (na které se momentálně nachází HST). JWST bude obíhat po eliptické dráze v tzv. Lagrangeově druhém libračním bodu (L2). To je jedno z pěti míst v systému dvou hmotných těles, kde může být umístěn třetí objekt a zůstane na stabilní pozici.

O autorce: Jana Poledníková (*1987) vystudovala obecnou fyziku a astrofyziku na Masarykově univerzitě v Brně. Doktorské studium tráví na Instituto de Astrofysica de Canarias na Tenerife, kde se snaží proniknout do tajů vzdálených supermasivních černých děr. Kromě pracovního studia se věnuje spoluorganizaci Fyzikálního korespondenčního semináře (FYKOS) pro nadané středoškoláky. L2 se konkrétně nachází na přímce Slunce–Země – L2, takže Slunce i Zemi bude mít JWST pořád za sebou. Nacházet se bude ve vzdálenosti 1 500 000 km od Země (Měsíc je necelých 400 000 km od Země), což z něj bude dělat velmi nepravděpodobného kandidáta pro servisní mise. Od vypuštění po plné ‘rozbalení’ a doražení do bodu L2 to bude trvat šest měsíců.

A co bude JWST zkoumat? Klade si za cíl pozorování prvních hvězd ve vesmíru. Právě k tomu je potřeba přístroje detekujícího infračervenou část spektra. Musíme totiž počítat s červeným posuvem, který jinak viditelné objekty posouvá do pro oko neviditelné části spektra. Krom prvních hvězd ve vesmíru se JWST bude snažit odpovědět i na otázku formace prvních galaxií. Byly takové, jako je známe dnes, nebo byly mnohem menší a ‘obyčejnější’? Na odpovědi na tyto otázky si musíme počkat až do roku 2018.