Nyt teleskop viser os det usynlige univers

Teleskopet, som har fået navn efter den tidligere topchef i NASA James Webb, er det suverænt største, kraftigste og mest komplicerede rumteleskop, der er konstrueret, og det vil revolutionere astronomien.

Det vil tillade astronomerne at se længere ud i rummet end nogensinde før, fotografere og analysere hidtil usete exoplaneter, stjerner og galakser og skrive universets historie med flere detaljer, end det er muligt i dag.

Astronomer har glædet sig i 20 år

Men selv hvis opsendelsen går godt, er der utrolig meget, der kan gå galt, på turen ud mod rumteleskopets bestemmelsessted.

Teleskopet er så stort, at det kun kan være i rumraketten, hvis det er foldet godt sammen. Ved opsendelsen ligger det i toppen af raketten som en sommerfugl, der venter på at komme ud af sin puppe.

Først når alle teleskopets dele har foldet sig korrekt ud, kan de mere end 1000 mennesker fra 17 forskellige lande, der har været med til at designe, bygge, teste og opsende teleskopet, ånde lettet op.

Det samme kan de tusindvis af forskere, der i over 20 år har ventet på at modtage data fra den nye udkigspost i rummet.

Når raketten har gjort sit job og sendt rumteleskopet i den rigtige retning mod sin endelige destination, er næste kritiske fase udfoldningen af den enorme solskærm.

Teleskopets instrumenter tåler ikke varme; de fungerer bedst i ekstrem kulde. Derfor er det altafgørende for missionen, at en drageformet solskærm folder sig korrekt ud i rummet.

I udspændt tilstand måler solskærmen 21,2 meter på den længste led og 14,2 meter på den korteste. Den består af fem lag plastikfilm, der er tyndere end et menneskehår.

Hvert lag er belagt med et ultratyndt lag aluminium, som reflekterer Solens stråler og kaster dem tilbage ud i rummet, så de ikke når frem til de følsomme instrumenter.

At få pakket cirka 750 kvadratmeter plastikmembraner sammen på en måde, så de ved hjælp af teleskopstænger automatisk folder sig ud til en perfekt, femdobbelt parasol på størrelse med en tennisbane et sted langt ude i rummet, er en ingeniørbedrift af dimensioner.

Der vil utvivlsomt blive bidt en del negle, mens teknikerne venter på meldinger fra teleskopets overvågningssystemer.

Men hvis alt går, som det skal, vil solskærmen give teleskopet en beskyttelse, som svarer til en solcreme med faktor 1.200.000. Det betyder, at temperaturen på skyggesiden af skærmen kommer ned på minus 225 °C.

Det er i øvrigt stadig for varmt til et af instrumenterne, der ved hjælp af flydende helium køles yderligere ned til minus 266 °C, blot syv grader over det absolutte nulpunkt.

Når solskærmen har foldet sig ud, kommer turen til det store spejl, der skal opfange og koncentrere det svage lys fra fjerne himmellegemer. Det vil også være foldet sammen, indtil teleskopet er langt ude i rummet.

Spejlet består af 18 sekskantede segmenter, der hver måler 1,32 meter fra side til side, og kun 12 af dem kan være i rumraketten i ét stykke. De sidste seks spejlsegmenter er monteret på to store flapper, hver med tre spejle, der drejer sig ind på plads og bliver låst fast.

Når både solskærmen og hovedspejlet er udfoldet, mangler rumteleskopet blot at foretage en kurskorrektion for at komme ud i den endelige bane, hvor det skal tilbringe resten af sin levetid.

Vender ryggen til Jorden

Teleskopet skal kredse om et punkt, der kaldes L2, halvanden million kilometer fra Jorden i retning væk fra Solen. Her bliver teleskopet anbragt i en bane, der er forholdsvis stabil, så der ikke er behov for ret meget brændstof for at blive derude.

Og endnu vigtigere: Ved L2 kan teleskopet altid vende ryggen til både Solen og Jorden samtidig.

Teleskopet er så følsomt, at lyset eller varmestrålingen fra Solen, Jorden eller for den sags skyld Månen ville ødelægge målingerne, så det er vigtigt, at solskærmen altid blokerer for udsynet til alle tre himmellegemer. Så kan selve teleskopet til gengæld fokusere på fjernere himmellegemer længere ude i universet.

Hvis alt flasker sig, så Webbteleskopet kommer frem til sin bane i fuldt udfoldet tilstand, kan den videnskabelige mission med at indsamle uvurderlige informationer om vores univers endelig begynde.

Opsendelsen blev forsinket i 14 år

Vejen mod opsendelsen af det ti milliarder dollars dyre rumteleskop, som USA, Canada og en række europæiske lande står bag, har været lang og besværlig.

Teleskopet har været under udvikling siden slutningen af 1990’erne, og ifølge de oprindelige planer skulle det have været sendt op i 2007.

En række tekniske udfordringer, problemer med at få finansieret det kostbare teleskop og senest coronapandemien har forsinket opsendelsen, men nu har teleskopet gennemgået de sidste af en usædvanlig lang række tests og er fuldstændig klar til at rejse ud i rummet.

I løbet af sensommeren blev rumteleskopet pakket ned i en stor container og sejlet fra USA til rumhavnen i Fransk Guyana. Alt er klar til opsendelsen den 31. oktober, men tidspunktet kan stadig nå at rykke sig en smule, hvis vejret eller tekniske problemer med rumraketten kommer i vejen.

Stort spejl giver længere udsyn

I årtier har astronomerne ventet tålmodigt på et nyt, stort rumteleskop, som kan blive en værdig efterfølger til det berømte Hubbleteleskop, der har tjent dem godt siden 1990.

De vil juble, når de første videnskabelige data begynder at strømme ind i løbet af 2022, for Webbteleskopet er ikke blot en moderne udgave af Hubbleteleskopet, men meget mere end det.

Først og fremmest er det langt større end forgængeren. Hvor Hubble er udstyret med et rundt spejl med et areal på 4,5 kvadratmeter, er Webbs mangekantede spejl på 25 kvadratmeter.

Spejlets størrelse afgør, hvor meget af det svage lys fra meget fjerne objekter teleskopet kan indsamle. Jo større spejl, desto længere væk kan teleskopet se. Desuden vil et stort spejl give større skarphed og flere detaljer på billederne.

Men lige så vigtigt er det, at det nye rumteleskop ikke vil se universet på samme måde, som vi gør med vores øjne, og som Hubbleteleskopet primært er designet til.

I stedet skal det observere det infrarøde univers, der ellers er usynligt for os. Det er også grunden til, at Webbteleskopet skal meget længere ud i rummet end Hubbleteleskopet, som kredser i en beskeden højde på cirka 540 kilometer over jordoverfladen. Her ville de infrarøde målinger blive forstyrret af varmestrålingen fra Jorden.

Infrarødt syn kræver guldspejle

Hubbleteleskopets spejl er belagt med aluminium, som er perfekt til at reflektere synligt lys og sende det videre til teleskopets kameraer. Men netop fordi det nye rumteleskop er infrarødt, kan aluminium eller et andet sølvblankt materiale ikke bruges. I stedet er spejlene belagt med rent guld, som reflekterer infrarødt lys langt bedre.

Astronomerne vil ikke modtage de samme flotte, naturtro billeder, vi kender fra andre teleskoper, men i stedet billeder, hvor det infrarøde lys er “oversat” til noget, vi kan se. Hele idéen er da også, at vi endelig vil få himmellegemer at se, som hidtil har været skjulte for os.

På jagt efter liv i rummet

I modsætning til synligt lys kan infrarødt lys trænge igennem de kolossale støvskyer, hvor nye stjerner med tilhørende planeter dannes. Med det nye teleskop kan forskerne observere forskellige faser af stjernernes fødsel, og de vil ovenikøbet kunne se, hvordan støv og gas samler sig til planeter omkring dem.

Siden 1995 har astronomer opdaget flere tusind planeter om fremmede stjerner, og det står nu klart, at der kredser planeter om de fleste af stjernerne på himlen. Næste skridt bliver at finde ud af, om nogle af exoplaneterne kan være hjem for levende væsener.

Webbteleskopets infrarøde kameraer kan opfange den varmestråling, de fjerne planeter afgiver, og dermed tage temperaturen på dem, samtidig med at de fotograferes.

Desuden gemmer den infrarøde stråling informationer om luftkvaliteten på planeterne. En del af teleskopets instrumentpakke er spektrografer, som opdeler det infrarøde lys i de enkelte bølgelængder, det består af, og sammensætningen af bølgelængder kan bruges til at fastslå, hvilke gasser der er til stede i atmosfæren.

På den måde kan astronomerne både få viden om livsvilkårene på planeten og måske endda finde stoffer, som tyder på biologisk aktivitet. Webbteleskopet vil derfor kunne bringe os nærmere svaret på, om vi er alene i universet.

En anden af universets store hemmeligheder kan også kun afsløres med et stort, infrarødt rumteleskop. Sådan et skal der til, hvis astronomerne skal have en chance for at få øje på de allerførste stjerner, der blev tændt helt tilbage i universets barndom.

Det første lys bliver synligt

Det lys, de første stjerner og galakser udsendte dengang for mere end 13 milliarder år siden, findes ikke længere som synligt lys. I takt med at universet har udvidet sig, er lysbølgerne blevet trukket ud, så bølgelængden er blevet større.

Dermed har det synlige lys forvandlet sig til infrarød stråling med de bølgelængder, som det nye rumteleskop er designet til at opfange.

Astronomerne har en teori om, at de første stjerner var meget anderledes end dem, vi ser på himlen i dag, fordi sammensætningen af grundstoffer var anderledes dengang – der fandtes stort set kun brint og helium i universet.

Det kan have givet nogle ekstremt store og lysstærke stjerner, der hurtigt brændte ud. De kan ikke ses med Hubbleteleskopet eller andre eksisterende teleskoper, men Webbteleskopet burde kunne opfange lyset fra dem og de tidlige galakser, de blev dannet i.

Kæmpeantenner står klar

Med sit infrarøde syn er teleskopet en slags tidsmaskine, som giver forskerne adgang til hele universets historie. Fra sin udkigspost 1,5 millioner kilometer væk vil det transmittere data til Jorden via NASA’s Deep Space Network, der består af enorme radioantenner placeret i Australien, Spanien og USA.

De største af antennerne er 70 meter i diameter, så trods den store afstand får de ikke svært ved at opfange radiosignalerne fra teleskopet.

Men før Webbteleskopet kan sende sine epokegørende data hjem til forskerne, skal det først sendes op, og her må intet gå galt.

VIDEO: Følg James Webb-teleskopets rejse minut for minut

Hvis rumraketten eksploderer under opsendelsen, solskærmen ikke folder sig ordentligt ud, eller spejlene ikke finder deres rette plads ude i rummet, er ti milliarder dollars og mange års arbejde for tusindvis af mennesker spildt. Der er ingen mulighed for at sende astronauter ud og reparere på teleskopet, når det først er sendt afsted.

De kommende måneder bliver nervepirrende, men forhåbentlig bliver alle anstrengelserne belønnet med fantastisk ny viden om vores univers.