Գոյություն ունեն տարբեր աստղադիտակներ՝ ամենապարզից մինչև հատուկ կառույցներում տեղակայված վիթխարի աստղադիտակները:
XVII դարի ակնոց պատրաստող դանիացի ապակեգործները հնարեցին դիտակը: Համարվում է, որ առաջին աստղադիտակը ստեղծել է պատվերով ակնոց պատրաստող հոլանդացի Հանս Լիպերսգեյը 1608 թ-ին: Դրա հիմնական մասը ոսպնյակն էր: Իսկ մինչ այդ դիտորդ-աստղագետների գործիքը սեքստանտն էր՝ աստղադիտական անկյունաչափ սարքը:
Արդեն 1609 թ-ին ֆիզիկոս, մաթեմատիկոս և աստղագետ Գալիլեո Գալիլեյը իտալական Պադուա քաղաքում իր ձեռքերով պատրաստեց նույնպիսի մի դիտակ և այն ուղղեց դեպի աստղալից երկինք: Գալիլեյի դիտակը մեծացնում էր ընդամենը 3 անգամ, սակայն դրա օգնությամբ գիտնականը բազմաթիվ նոր աստղեր տեսավ և այնքան պայծառ, ինչպես ոչ ոք դեռ չէր տեսել:
Ի վերջո, Գալիլեյին հաջողվեց պատրաստել 32 անգամ մեծացնող աստղադիտակ, որով նա շատ հայտնագործություններ կատարեց Լուսնի, Արեգակի և մոլորակների վերաբերյալ:
1671 թ-ին Նյուտոնը ստեղծեց անդրադարձումային աստղադիտակ՝ ռեֆլեկտոր, որտեղ, ի տարբերություն ռեֆրակտորի, օբյեկտիվի ոսպնյակը փոխարինված էր գոգավոր հայելիով:
Աստղադիտակները, որոնք հավաքում են լույսը, կոչվում են օպտիկական: Պարզագույն ռեֆրակտորը կազմված է խողովակից և դրա ծայրերում դրված 2 ոսպնյակներից: Առաջին ոսպնյակը՝ օբյեկտիվը, հավաքում է հեռավոր առարկայից եկող լույսը և դրա ճառագայթները կենտրոնացնում միատեղ՝ առարկայի պատկերը ստանալու համար: Այդ պատկերը մեծացվում է երկրորդ ոսպնյակով՝ օկուլյարով, որի միջով մենք դիտում ենք հեռավոր առարկան:
Որքան մեծ է աստղադիտակի գլխավոր հայելին կամ ոսպնյակը, այնքան ավելի շատ լույս է հավաքում, և այնքան ավելի թույլ օբյեկտներ է հնարավոր դիտել նրանով: Մթնոլորտի գետնամերձ շերտում կատարվող տարբեր երևույթներ հաճախ խանգարում են ստանալ այն ամբողջ տեղեկությունները, որոնք կարող է աստղադիտակը տալ: Ուստի հաճախ հարկ է լինում աստղադիտարանները կառուցել բարձր լեռներում կամ տեղադրել Տիեզերք ուղարկվող սարքերի վրա:
Գիտնականները սովորել են հաշվարկել հեռավոր աստղերի ջերմաստիճանները, չափերն ու զանգվածը, դրանց հեռավորությունը Երկրից: Այդ ամբողջ աշխատանքը կատարվում է աստղադիտարաններում, որոնց աշտարակների գմբեթը կարող է պտտվել: Եթե գմբեթում տեղադրված աստղադիտակն ուղղվում է դեպի ընտրված աստղը, և համակարգիչով կարգավորվում է հետևող համակարգի մեխանիզմը, ապա աստղադիտակն ինքն է սկսում հետևել աստղին՝ նրա օրական շարժման ուղղությամբ: Իսկ աստղադիտակի սարքերը լուսանկարչական թիթեղի կամ ժապավենի վրա ինքնուրույն դրոշմում են այն ամենը, ինչ կատարվում է աստղի հետ:
Ամենամեծ աստղադիտակը Բաց Տիեզերքում
Շատերդ լսել եք Հաբլ տիեզերական աստղադիտակի մասին, գործարկվելով 1990 թ.-ից ու աշխատելով մինչ օրս` այն գիտնականներին և ուղղակի մեզ՝ Տիեզերքի սիրահարներիս, բազմաթիվ հրաշալի կադրեր է պարգևել։
Հաբլ օպտիկական աստղադիտակը
Թիթեռ միգամածությունը՝ նկարված հաբլից
Չնայած նրա բազմաթիվ հայտնագործություններին, նա ամենամեծը չէ։ Նրանից մեծ շատ ավելի շատ աստղադիտակներ են դուրս բերվել բաց Տիեզերք, բայց այս նյութը նրանցից ամենահզորի և ամենամեծի՝ James Webb տիեզերական աստղադիտակի մասին է։
James Webb-ը արտիստի պատկերացմամբ
Նախքան Webb-ին կամ JWST-ին անցնելը (ինչպես իրեն մոտիկներն են դիմում) նախ հասկանանք, թե ինչու են հարյուրավոր գիտնականներ ու ինժեներներ «ծանր տեղը թեթևացրել» և բաց Տիեզերք ուղարկել թենիսի դաշտի չափերի հասնող աստղադիտակ։
Աստղադիտակներ մթնոլորտից դուրս
Մարդկությունը սկսած 1609 թ.-ից օգտագործում է օպտիկական սարքեր՝ աստղադիտակներ, երկնային հրաշքները ուսումնասիրելու համար։ Առաջինը Գալիլեյն էր, ով իր 8 անգամ խոշորացնող ռեֆրակտոր աստղադիտակով բացահայտեց Յուպիտերի արբանյակները, Լուսնի անհարթ մակերևույթը, Արեգակի պտույտը։ Վերջիններս շատ կարևոր հայտնագործություններ էին և գիտությանը մեկ քայլ առաջ մղեցին, սա Տիեզերքի բացահայտման նոր դարաշրջանի բացման սկզիբն էր։
Գալիլեյի առաջին դիտակը
Գալիլեյան արբանյակները
Ժամանակի ընթացքում հնարավոր եղավ էլ ավելի հզոր աստղադիտակներ պատրաստել՝ մեծացնելով դիտակի չափերը, այսպիսով ավելի հեռուն նայող օպտիկական սարքեր ունենալ։ Դրան հաջորդեց այլ տիպի՝ հայելային աստղադիտակների պատրաստումը, որը թույլ էր տալիս էլ ավելի լավ որակ ստանալ՝ միևնույն ժամանակ չափերը և զանգվածները շատ չմեծացնելով։
Այս բոլոր աստղադիտակները մի կարևոր ընդհանուրություն ունեն՝ նրանք բոլորը դիտում են երկինքը էլեկտրամագնիսական ճառագառայթման օպտիկական տիրույթում, այսինքն մարդու աչքի համար հասանելի տիրույթում։
Մի՛ վախեցեք «էլեկտրամագնիսական ճառագառայթում» տերմինից, սրան մի փոքր ուշ ավելի մանրամասն կանդրադառնանք։
1946 թ.-ին Լայման Սպիտցերը իր «Արտերկրային աստղադիտարանի աստղագիտական առավելությունները» գիտական հոդվածում ցույց է տալիս երկրային դիտողական աստղագիտության սահմանափակումները և որպես լուծում առաջարկում աստղադիտակ ունենալ բաց Տիեզերքում, միանշանակ նշելով նաև դրա բոլոր դժվար կողմերը՝ հայտնագործել տիեզերական թռիչք (դե գիտենք առաջին արբանյակը տիեզերքում հայնտվել է շատ ավելի ուշ` 1957 թ.-ին), կառուցել համակարգ, որը կարող է աշխատել Տիեզերքում` ունենալով հեռակառավարվող բնույթ։
Ի՞նչ խնդիրներ էր նշում Սպիտցերը։
Դե բոլոր խնդիրներն էլ պարզ է, որ վերաբերվում են Երկրի մթնոլորտին, սակայն տարբեր պատճառներով․ առաջին պատճառը դա աստղերի թարթելն է, իսկ երկրորդը` էլեկտրմագնիսական ճառագայթների լայն սպեկտրի կլանումը։ Հերթով անդրադառնանք դրանց։
Աստղերը թարթում են մթնոլորտում
Շատերդ գիշերային երկնքով զմայլվելիս նկատած կլինեք, ինչպես են աստղերը թարթում, դա իհարկե, մեր՝ Տիեզերքով պարզապես զմայլվողների համար շատ գեղեցիկ ու հետաքրքիր է, բայց պրոֆեսիոնալ աստղագետները ատում են աստղերի թարթելը։
Աստղերի թարթելու երևույթը աստղագիտության մեջ կոչվում է սցինտիլյացիա, սրա պատճառով աստղերի պատկերները ստացվում են մշուշոտ ու լղոզված։
Աստղերի թարթելու պատճառը ոչ թե նրանց ֆիզիկական հատկություններն են, այլ մեր մթնոլորտը: Լույսը մթնոլորտի անհամասեռությունների միջոցով անցնելուց տարբեր ձևով է շեղվում՝ առաջացնելով թարթման էֆեկտը (ավելի մանրամասն կարող եք կարդալ մեր այլ հոդվածում)։
Այս էֆեկտը վերացնելու լուծումներից մեկը աստղադիտարաններ կառուցելն է սարերի գագաթին, որտեղ մթնոլորտի շերտը բարակ է, օդը մաքուր, աստղերի թարթելն էլ աննկատ։
Կիտտ Պիկ Ազգային Աստղադիտարան (Kitt Peak National Observatory)
Մթնոլորտ՝ բարիք բոլորիս համար, չարիք՝ աստղագետների
Հիշո՞ւմ եք, որ մի քանի պարբերություն վերևում խոստացանք ավելի մանրամասն անդրադառնալ էլեկտրամագնիսական ճառագայթմանը, եկել է դրա ժամանակը, պինդ բռնվեք։
Բնության մեջ ցանկացած օբյեկտ ճառագայթում է՝ նրանից դուրս է գալիս որոշակի էներգիա, որը կարելի է գրանցել։
Տարբեր տարրական մասնիկներ շարժվելով, փոխազդելով, արագանալով ստեղծում են էլեկտրական դաշտ, օրինակ՝ էլեկտրական դաշտն է ստիպում լամպին վառվել, երբ սեղմակը սեղմում ենք. էլեկտրական դաշտն էլ իր հերթին ստեղծում է մագնիսական դաշտ: Մագնիսական դաշտում է կողմնացույցը ուղղորդվում ու կարմիր կողմով ցույց տալիս դեպի հյուսիս ուղղությունը։ Հնարավոր է նաև հակառակ երևույթը՝ սկզբնական մագնիսական դաշտը կարող է ստեղծել էլեկտրական դաշտ։
Այս երկուսը իրարից անբաժան են ու միասին կազմում են էլեկտրամագնիսական դաշտը։
Մասնիկները, մարմինները էլեկտրամագնիսիական դաշտում իրենց էներգիան փոխանցում են էլեկտրամագնիսական ճառագայթման միջոցով, այդ էներգիան ճառագայթվում է ու տարածվում է հատուկ զանգվածից զուրկ մասնիկների՝ ֆոտոնների միջոցով, որոնք իրենց պահում են ալիքի նման (մասնիկ-ալիքային երկվության մասին գուցե խոսենք ավելի ուշ ուրիշ հոդվածում)։
Լամպից դուրս եկող լույսը, որ մենք տեսնում ենք, դա հենց էլեկտրամագնիսական ճառագայթման օրինակ է։
Էլեկտրամագնիսական սպեկտրը էլեկտրամագնիսական ճառագայթման բոլոր տիրույթների միավորումն է։ Այո, մարմինները տարբեր տիրույթներում են ճառագայթում։
Ի՞նչ նկատի ունենք տիրույթ ասելով։ Լամպի օրինակով, բացի ինչ-որ հեռավորությունից դրան դիտելիս, եթե մեր ձեռքը մոտեցնենք նրան՝ ջերմություն կզգանք, իսկ որտեղի՞ց է գալիս այդ ջերմությունը, դա էլ էլեկտրամագնիսական ճառագայթման օրինակ է, այլ՝ ինֆրակարմիր տիրույթում։
Քանի որ էլեկտրամագնիսական ճառագայթումը կատարավում է էլեկտրամագնիսական ալիքների միջոցով, իսկ սրանք դե պարզ է, ալիք են, նրանք բնորոշվում են ալիքի երկարությամբ կամ հաճախությամբ, ինչպես ցանկացած իրեն հարգող ալիք։ Կախված ալիքի հաճախությունից փոփոխվում են ալիքների հատկությունները և դրա համար նրանց ինչ-որ հատուկ անուններ ենք տալիս։
Ալիքների կարևոր հատկություններից է նրանց «ուժեղությունը»՝ էներգիան, որով ճառագայթում են։ Ինչքան ալիքի հաճախությունը մեծ է, այնքան «ուժեղ» է ալիքը։
Էլեկտրամագնիսական ալիքների տիպերը հետևյալն են՝ դասավորած ըստ հաճախության․
- Ռադիոալիք, ամենաթույլ ալիքներն են, օրինակ ձեր հեռախոսակապը աշխատում է նման ալիքների հաճախությունների տիրույթում։
- Միկրոալիք, սրանք փոքր ինչ ավելի ուժեղ են, ու ունեն ավելի տաքացնելու էֆեկտ, դե հաստատ ծանոթ ենք միկրոալիքային վառարաններին։
- Ինֆրակարմիր, սա հենց ջերմություն կրող ալիքն է, նրան մենք զգում ենք ամենուր, սակայն չենք տեսնում մեր աչքերով, սրան ավելի մանրամասն դեռ կանդադառնանք, Webb-ը սիրում է այս ալիքներին։
- Օպտիկա/տեսանելի, շրջապատում ամեն ինչ ինչ տեսնում ենք այս տիրույթում է, սակայն այն սպեկտրի շատ նեղ մասն է զբաղեցնում։
- Ուլտրամանուշակագույն, հաստատ արևի տակ, ծովի ափին կամ բարձր սարերում արշավելուցվառված կլինեք, սա ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման արդյունքն է, սրանք արդեն բավականին հզոր ալիքներ են։
- Ռենտգենյան ճառագայթներ, սրանք այնքան հզոր ճառագայթներ են, որ անցնում են մեր մարմնի միջով առանց օֆ անելու, ու մեր ոսկորների պատկերները ցույց տալիս։
- Գամմա ճառագայթներ, սրանք հզորագության ճառագայթմամբ ալիքներ են և ամեն օր չէ, որ տեսնում ենք շրջապատում, ու բարեբախտաբար, քանի որ սրանց երկար ազդեցությունը վտանգավոր է մեր օրգանիզմի համար, իսկ կարճ ազդեցությամբ բժիշկները նկարում են մեր օրգանիզմը էլ ավելի շատ դետալներով, քան ռենտգենը։
Էլեկտրամագնիսիկան ալիքների համեմատական չափերը
Ալիքներից շատերը տեսանք, որ մեր համար վնասակար են, իսկ Տիեզերքում այդ ալիքները ամենուր են, բարեբախտաբար մենք ունենք մեզ պաշտպանող վահանը՝ մթնոլորտը, այսպիսով կլանելով ալիքների մեծ մասը տարբեր տիրույթներում (տես նկարը)։
Մթնոլորտի կողմից տարբեր էլեկտրամագնիսական ալիքների կլանումը
Աստղադիտակներ տարբեր տիրույթներում
1937 թվականին մարդիկ առաջին անգամ կարողացան Տիեզերքը ուսումնասիրել ռադիո տիրույթում, դրանից հետո գիտնականները աստիճանաբար հասկացան, որ Տիեզերքը հնարավոր է ուսումնասիրել էլեկտրամագնիսական սպեկտրի ամբողջ տիրույթում ևս։
Պատկերացրեք` ամբողջ կյանքներդ դիտում եք սև-սպիտակ հեռուստատեսություն և երբեք ձեր տանից դուրս չեք եկել, դուք կմտածեք, որ ամեն ինչ աշխարհում սև-սպիտակ է, և չեք զգա կապույտ ծովի գույնը, անտառի կանաչները, գույնզգույն ձկների գեղեցկությունը։
Ու հանկարծ մի օր ձեզ համար բացահայտում եք գունավոր հեռուստատեսությունը, ու աշխարհը ընկալում իր ամբողջ գեղեցկությամբ։ Հարշք է։
Դիլիջան
Գույնզգույն ձկներ
Դե հիմա պատկերացրեք, որ դրանից դուրս շաատ ավելի շատ գեղեցիկ աշխարհ կա, որ մեր աչքերը չեն տեսնում, իսկ աստղադիտակները կարող են օգնել այդ հարցում։
Այսպիսով եթե հաշվի առնենք Սպիտցերի բարձրացրած խնդիրները և արած առաջարկը ու էլեկտրամագնիսական դաշտի տարբեր տիրույթներում երկինքն ուսումնասիրող աստղադիտակներ դնենք Տիեզերքում, կարող ենք բացահայտել Տիեզերքի ամբողջ գեղեցկությունը։
Ինչն էլ անում ենք 1970 թ.-ից։ Ու James Webb ն էլ նրանցից մեկն է։
James Webb-ի առաքելությունը
James Webb-ի բոլոր տվիչները դիտում են Տիեզերքը ինֆրակարմիր տիրույթում, իսկ ինչու՞։
Տիեզերքում օբյեկտների մեծ մասը հնարավոր է տեսնել ինֆրակարմիր տիրույթում, անգամ շատ թույլ օբյեկտները ճառագայթում են այս տիրույթում, քանի որ ունեն գոնե չնչին ջերմություն։
Օրինակ գիշերով, երբ բոլոր մարմինները սառն են, կենդանիները քնած, հնարավոր է շրջապատը տեսնել «ջերմատեսիլ» (ինֆրակարմիր տիրույթում աշխատող) սարքերով, անգամ օձերն են այդպես տեսնում։
Մարդու ձեռքերը ինֆրակարմիր տիրույթում
Տիեզերական օբյեկտների մեծ մասը նաև օպտիկական տիրույթում են լավ ճառագայթում, սակայն օպտիկական լույսը հեշտ կլանվում է միջավայրում, իսկ ինֆրակարմիրը՝ ոչ։
Այդ կլանող միջավայրը գալատիկաներից, աստղերից ճառագայթման համար կարող են լինել միջաստղային գազն ու փոշին, որոնք կլանում են կարճալիք ճառագայթները, իսկ երկարալիք ճառագայթները՝ ինֆրակարմիր, միկրոալիք, ռադիոալիք, կարող են անարգել անցնել և հասնել մեզ։
Նույն պատկերը տեսանելի տիրույթում՝ ձախ, և ինֆրակարմիր տիրույթում՝ աջ
Այսինքն ինֆրակարմիր ճառագայթներն անգամ թույլ օբյեկտներից՝ էկզոմոլորակներից, շականակագույն թզուկներից, պրոտոաստղերից, կարող են հասնել ոչ երկրային աստղադիտարաններին։
Հաջորդ պատճառը ինֆրակարմիր տիրույթը ուսումնասիրելու, դա Տիեզերքի արագացումով ընդարձակումն է, այս թեման բավականին երկար է, ու իր սեփակական բլոգն է պահանջում, բայց այս կոնտեքստում նշենք, քանի որ Տիեզերքը ընդարձակվում է, այսինքն բոլոր օբյեկտները ի վերջո մեզանից հեռանում են։
Հեռանալիս օբյեկտների մոտ դիտվում է դոպլերյան կարմիր շեղում. նրանցից արձակվող լույսը շեղվում է սպեկտրի ավելի երկարալիք տիրույթ՝ դեպի կարմիր և անդին։
Ինչքան օբյեկտները հեռու են, այնքան նրանք ավելի արագ են հեռանում մեզնից և դիտվում են ավելի կարմրավուն, իսկ շաաատ հեռու օբյեկտները անցնում են կարմիրը, դուրս գալիս տեսանելի տիրույթից և վերածվում ինֆրակարմիրի։
Այսինքն Տիեզերքի ամենահեռուները՝ նրա ծնունդին մոտ ժամանակներում, հնարավոր է բացահայտել ինֆրակարմիր տիրույթում։
Ամփոփելով կարող ենք ասել, որ JWST-ն կարող է ուսումնասիրել Տիզերքի շատ թույլ օբյեկտները՝ նոր ձևավորվող աստղաառաջացման գոտիները, մոլորակները այլ աստղերի շուրջ, Արեգակնային համակարգի արբանյակները, որոնք մեծ հետաքրքրություն են ներկայացնում (Եվրոպա, Տիտան), նաև Տիեզերքը իր ծնունդից Տիեզերական մասշտաբներով շատ կարճ ժամանակ անց, ընդհամենը մոտ 500 միլիոն տարի անց։ Այս հեռավորությունների վրա կարող է ուսումնասիրել սկզբնական գալատիկաները, որոնց էվոլյուցիան լույս կսփռի մութ էներգիայի ու մատերայի վրա, ու գուցե այնպիսի բաներ հայտնագործի, որի մասին չէինք էլ մտածել։
Webb-ի տեխնիկական մանրամասները
Շատ տեխնիկական դետալների մեջ չենք խորանա, առանց այն էլ բավականին երկար բլոգ ստացվեց։ Անդրադառնանք մի քանի տեխնիկական նկարագրերի գիտական կարևորությանը։
Նախ ինչու՞ է JWST-ն ամենամեծը։
Մինչև տիեզերական այս գիգանտին ուղարկելը մենք արդեն ունեցել ենք մի քանի ինֆրակարմիր դիտակներ՝ Սպիտցերը (երևի հասկացաք ում անունով), Հերշելը (սա մինչև JWST-ն ամենամեծ ինֆրակարմիր դիտակն էր)։
Webb ի տարբերությունը իր նախկիններից ալիքի երկարության տիրույթն է, որտեղ այն աշխատում է և ամենակարևորը դիտակի հսկայական չափերը՝ մոտ 6.5 մետր ընդհանուր տրամագծով, հեքսագոնալ հայելիները։
NASA-ի արձակած երեք դիտակների համեմատական չափերը
Սպիտցեր՝ ինֆրակարմիր, Հաբլ՝ տեսանելի, Ուեբ՝ ինֆրակարմիր
Webb-ը երկինքը դիտում է տեսանելի տիրույթի նարնջագույնից մինչև մոտ և միջին ինֆրակարմիր տիրույթ։ Ամբողջ տիրույթը, որտեղ նա նկարում է, կարող ենք ասել լրիվ գունային (full-color) նկար, բայց պետք չէ այստեղ հասկանալ օպտիկական գույները։
NASA-ի արձակած տարբեր դիտակների գրանցող սարքերի զգայունության տիրույթները
Արդեն ասեցինք, որ Webb-ի հայելին ահռելի մեծ է, այդպիսի չափերի հայելին ոչ մի տիեզերանավի մեջ չէր տեղավորվելու։ Այս խնդիրը լուծելը մեծագույն ինժիներական տաղանդ էր պահանջում և դրա լուծումն է հայելին օրիգամիի պես ծալել, իսկ երբ դիտակը դուրս կգա բաց Տիեզերք՝ այն բացել։
James Webb աստղադիտակի բացվելի Տիեզերքում՝ արտիստիկ պատկերացում
Հաջորդ կարևոր ինժիներական խնդիրներից է դիտակի տաքությունը կամ նրա սառեցումը։ Քանի որ դիտակը պետք է կարողանա տեսնել Տիեզերքի ամենախորքերի չնչին ջերմային ճառագայթումը, անգամ նրա իսկ ջերմությունը կարող է աղավաղել ամբողջ պատկերը, դրա համար պետք է դիտակը սառեցվի մինչև մոտ -225 °C։
Իսկ ինչպե՞ս Արևի անընդհատ ճառագայթման ազդեցության պայմաններում դիտակը զերծ պահել Արևից ու Երկրից անդրադարձող ինֆրակարմիր ճառագայթներից և ապահովել այդքան սառնություն: Ի դեպ, ինչքան էլ որ մեզ Տիեզերքը շատ սառն է թվում, անընդհատ արևի ճառագայթման արդյունքում բոլոր տեղում այն այդքան սառը չէ։
Դե նախ դիտակի համար պետք է կառուցել թենիսի դաշտի չափ արևապաշտպան վահանակ, ինչն արվել է ու հաջողությամբ բացվել Տիեզերքում: Հաջորդը, որպեսզի արևապաշտպան վահանակը էֆեկտիվ լինի, հավանաբար պետք է ինչ-որ ձևով դիտակը դնել Արևից պաշտպանվող ստվերում,հետաքրքիր է չէ, ինչպես գտնել ստվեր` բաց ու անընդհատ փոփոխվող Արեգակնային համակարգում, սրան կանդրադառնանք հաջորդ գլխում։
Արևապաշտպան վահանակի երկու կողմերում ջերմաստիճանները ահռելի տարբերվում են՝ տաք կողմում հնարավոր է «ձու եփել», իսկ սառը կողմում՝ ազոտ սառեցնել։
Ջերմաստիճանների տարբերությունը արևապաշտպան վահանակի տարբեր կողմերում
James Webb-ի տաք և սառը մասերի գործիքները
JSWT-ի ուղեծիրը
Նախորդ գլխից հասկացանք, որ Արևի ճառագայթներից պաշտպանելու համար պետք է մեր դիտակի համար «ստվերոտ» տեղ գտենք, և քանի որ չէինք ուզենա շատ ծախսեր անել ու տիեզերական աստղադիտարանը տանել Յուպիտերի ստվերում դնել (դե այն գիտեք նույնպես մեծ է), պետք է օգտվենք Երկրի ու Լուսնի ստվերից։
Ստվերը եկեք ուղիղ իմաստով չհասկանանք: Սա չի նշանակում, որ երբեք Արևի ճառագայթները Webb ի վրա չեն ընկնի, սա պարզապես մի տեղ է լինելու, որտեղ Արևի ճառագայթներից մաքսիմալ պաշտպանված են աստղադիտակի գրանցող սարքերը։
Եկեք նաև հասկանանք, որ երբ ասում ենք Արև, Երկիրը ու Լուսինը հետն են, վերջիններից անդրադարձող ինֆրակարմիր ճառագայթումն էլ կարող է աղավաղել Webb-ի ստացած պատկերները։
Այդպիսի տեղ գտնելու համար, Երկիրը, Լուսինը և Արևը պետք է միշտ գտնվեն նույն կողմում, ամբողջ տարվա ընթացքում՝ միշտ, իսկ եթե տարվա ընթացքում աստղադիտակն էլ Երկրի նկատմամբ նույն տեղում գտնվի, որպես բոնուս նրա հետ շատ ավելի հեշտ կապ կհաստատենք՝ տվյալները ներբեռնելու ու աստղադիտակին հրամաններ տալու համար։
Եվ փա՜ռք երկնային մեխանիկայի աստվածներին, կա այդպիսի կետ, որը կոչվում է Լագրանժի 2րդ կետ՝ L2։
Ինչպես գիտեք, բոլոր մարմինները գրավիտացիոն փոխազդեցությամբ կապված են և դեռևս Իսահակ Նյուտոնի թեթև ձեռքով 2 մարմինների գրավիտացիոն փոխազդեցության մաթեմատիկան լավ հաշվարկվել է, որը թույլ է տալիս ունենալով սկզբնական պայմանները, գուշակել, թե որտեղ կլինեն նրանք ապագայում՝ ժամանակի ցանկացած պահի։ Հարցը դժվարանում է, երբ համակարգին միացնում ենք ևս մեկ մարմին, սա հայտնի է որպես «երեք մարմնի խնդիր», որը իրականում մաթեմատիկական ապարատի դժվարության պատճառով անհնար է դեռևս ամբողջությամբ լուծել, սակայն կան տարբեր մեթոդներով մոտարկումներ, դրանցից մեկն էլ 18րդ դարի մաթեմատիկ Ժոզեֆ-Լուի Լագրանժի կողմից տրված լուծումն է։
Եթե հարցը այսպես դնենք, արդյոք կան այնպիսի կետեր, որտեղ դնելով մեր առաջին մարմինը, նա ստաբիլ կետում կգտնվի մնացած երկու մարմինների նկատմամբ, ապա ըստ Լագրանժի լուծման կան այդպիսի 5 կետեր։
Երկիր-Արև համակարգի Լագրանժի կետերը և JSWT-ի ուղեծիրը
Նախ ասենք, որ Արև-Երկիր-Lուսին-Արբանյակ համակարգում, Երկիրը և Լուսինը համարում ենք որպես մի մարմին, որպեսզի ունենանք երեք մարմնի խնդիր։
Պարզ ասած, եթե արբանյակը գտնվի Լագրանժի կետերից որևիցե մեկում, նա տարվա ընթացքում Երկիր-Լուսնի հետ պտտվելու է Արևի շուրջը՝ Երկիր-Լուսնի համեմատ միշտ մնալով նույն կետում: Սա այն էր, ինչ ուզում էինք JWST-ի համար, մնաց ընտրենք Լագրանժի որ կետում։
Վերևի նկարից պարզ է, որ մեր մյուս պահանջին՝ Երկրի և Լուսնի, միևնույն կողմում գտնվելուն, բավարարում է L2 կետը։
Բայց աստեղ կա շատ հետաքրքիր նրբություն։
Արդեն ասեցինք, որ «երեք մարմնի խնդրին» Լագրանժը տվել է մոտավոր լուծում, բացի այդ էլ Արեգակնային համակարգում JSWT-ի վրա ազդում են ոչ միայն Արևը, Երկիր-Լուսինը, այլ կա նաև մոլորակների թույլ ազդեցությունը, այդ պատճառով L1, L2, L3 կետերը ոչ թե ստաբիլ կետեր են, այլ մետաստաբիլ, այսինքն, այստեղ գտնվող օբյեկտները ժամանակի ընթացքում կարող են շեղվել և դուրս գալ, դրա համար L4 և L5-ում օբյեկտներ պահելը ավելի հեշտ է( հաճախ են տարբեր երկնային մարմինների մոտ այստեղ հավաքվում երկնաքարեր, օրինակ Երկիրը ունի այդպիսի երկու արբանյակ, Յուպիտերը մի ամբողջ 2 բանակ` բառի բուն իմաստով, նրանք կոչվում են Տրոյացիներ և Հույներ)։
Ինչևէ, քանի որ L2-ը այդքան էլ ստաբիլ կետ չէ, մեր JWST-ն ոչ թե ուղիղ գտնվում է L2-ում, այլ պտտվում է նրա շուրջ, մոտավորապես Երկրի շուրջ Լուսնի ուղեծրի չափ ուղեծրով՝ Երկրից մոտ 1.5 միլիոն կմ հեռավորության վրա։
Webb-ի հետ շփումը
L2-ում գտնվելով ռադիո-կոմունիկացիան Webb-ի հետ ավելի հեշտ կլինի, քանի որ այն միշտ գտնվելու է Երկրի համեմատ նույն կետում։ Մենք կարող ենք նրա հետ շարունակական կապ ապահովել NASA-ի Խորը Տիեզերքի Ցանցով (Deep Space Network), որոնք մեծ ալեհավաքներ են՝ տեղակայված մոլորակի տարբեր կետերում՝ Ավստրալիա, Իսպանիա և Կալիֆորնիա։ Օրվա ընթացքում աշխատելից նա կարող է 57.2 գիգաբայթ տվյալ ուղարկել Երկիր, դրախտ գիտնականների համար՝ դժոխք տվյալները մշակողների համար։
Webb-ի առաջին կադրերը
Դե իհարկե գիտենք, որ դուք այս բաժնին ամենաշատն էիք սպասում։
Երեկ՝ հուլիսի 12-ին, ժամը 18:30-ին NASA-ն հրապարակեց Webb-ի առաջին լրիվ-գույնով (full-color) նկարները և սպեկտրերը, որով մեկնարկ է տրվում երկնային աստղադիտակի գիտական աշխատանքին։
Ահա այդ նկաները՝
Կարինա միգամածությունը, ձախում Hubble-ի կատարմամբ, աջում՝ JWST-ի
Ստեֆանի քուինտետը, ձախից՝ Հաբլ, աջից՝ JSWTՀարավային օղակ միգամածություն, ձախից՝ Հաբլ, աջից՝ JSWT
Նա իր նախնիների համեմատ շատ ավելի դետալներով լեցուն և հրաշալի նկարներ է արել։ Այստեղ մեր աչքերն են տեսնում այս գեղեցիկ դետալները, պատկերացրեք թե գիտնականները ինչքան բան կարող են քաղել, այս ինֆորմացիայով հարուստ նկարներից և սպեկտրերից։
Այստեղ նկարները իրականում դիտակի կողմից գրանցվել են ինֆրակարմիրով, բայց գունավորվել են, որպեսզի մենք շատ սիրուն պատկերներ տեսնենք։
Աստղադիտակը այս ամիսների ընթացքում, աստիճանաբար պատրաստվում էր այս պահին, բացելով իր հայելին, գրանցելով առաջին ֆոտոնները, առաջին ինֆրակարմիր նկարները՝ հստակությունը ստուգելու համար։
Webb-ի առաջին գրանցած ֆոտոները
Ի դեպ, գիտնականների, ապագա գիտնականների և գիտությամբ հետաքրքրվողների համար, NASA-ն հայտարարել է, որ առաջին կադրերից մեկ տարի անց Webb-ի ամբողջ տվյալները բաց հասանելիությամբ դրվելու են համացանցում, այսինքն ցանկացած մարդ, ով կարող է սովորել և օգտագործել Webb-ի նկարների մշակման ծրագրային փաթեթները, կարող է տվյալները օգտագործել և շլացուցիչ գիտական արդյունքներ ստանալ, դրա համար պետք է միայն համակարգիչ, ինտերնետի հասանելիություն, հետաքրքրասիրություն և անվերջ համառություն՝ սովորելու և բացահայտելու համար։
Ամփոփում
Մենք տեսանք, թե ինչ գիտական կարևորություն է ընկած James Webb-ի հետևում, ինչ դժվարությունների հետ են բախվել ինժեներները և ինչպես լուծում տվել դրանց։
Ճիշտ է, բաց թողեցինք շատ թվային մանրամասներ, օրեր, տեխնիկական մանրամասներ, բայց այդ ամբողջը այստեղ զետեղելը այս նյութը դարձնելու էր բավականին երկար, առանց այդ էլ արդեն բավականին մեծ չափերի։
Webb-ի տված գիտական օգուտը անգնահատելի է լինելու, այն բարձրացնելու է նույնիսկ այնպիսի հարցեր, որոնք մենք չգիտեինք էլ որ ունենք, սրա միջոցով մենք Տիեզերքի՝ հետևաբար մեր դերի, մասին Տիեզերքում էլ ավելի շատ բան ենք իմանալու։
Մարդկությունը միշտ ձգտում է իմանալ ավելին, իսկ Webb-ը այն գործիքներից է, որը մոտեցնում է մեզ Տիեզերքը։
Արամ Բադալյանի ուսումնական բլոգ 