Doktor Mariusz Gromadzki jest adiunktem w Obserwatorium Astronomicznym Uniwersytetu Warszawskiego. Doktorat uzyskał w Centrum Astronomicznym imienia Mikołaja Kopernika Polskiej Akademii Nauk w Warszawie, zajmując się badaniem układów podwójnych wywoływanych gwiazd. Spędził pięć lat w Chile na Uniwersytecie w Valparaiso, gdzie zajmował się badaniami pobliskich gwiazd i brązowych karłów w zakresie podczerwonym. Obecnie zajmuje się szukaniem i badaniem gwałtownych zjawisk, takich jak supernowe bądź rozerwania gwiazd przez supermasywne czarne dziury zachodzące w centrach galaktyk.
Będzie pan oglądał start? Kiedykolwiek do niego w końcu dojdzie?
Nie, raczej nie. Zawsze wyglądają tak samo. Choć bardzo bym chciał choć raz w życiu zobaczyć coś takiego na żywo.
No ale NASA w swoim przekazie opisuje ten start jako początek czegoś epokowego. Misji, która pozwoli nam zobaczyć to, czego jeszcze nigdy nie widzieliśmy.
Owszem, jestem przekonany, że dzięki teleskopowi Webba odkryjemy coś nowego. Coś, czego nawet nie spodziewaliśmy się zobaczyć. Każdy nowy instrument przynosi takie odkrycia. Kiedy Galileusz po raz pierwszy spojrzał przez teleskop na Księżyc, odkrył, że ten ma góry i kratery. Zobaczył też jako pierwszy księżyce Jowisza czy pierścienie Saturna. Zapewne podobnie będzie z teleskopem Webba, który jest instrumentem wyjątkowym i mogącym znacznie poszerzyć nasze możliwości.
I co to może być? To coś, czego jeszcze nie wiemy?
Największego postępu spodziewamy się jeśli chodzi o wiedzę na temat tego, jak zaczął kształtować się wszechświat. Konkretniej w jaki sposób powstawały pierwsze gwiazdy i galaktyki. Oznacza to okres kilku czy kilkuset milionów lat od wielkiego wybuchu, który według naszej wiedzy miał miejsce 13,8 miliarda lat temu.
Byliśmy już w stanie dokładnie zbadać, co się działo nieco wcześniej, podczas tak zwanej epoki rekombinacji, kiedy wszechświat przestawał być nieprzejrzystą kulą gazów i stawał się przejrzystą przestrzenią. Dokonały tego misje WMAP i Plank. Nie były jednak w stanie zaobserwować tego, co się działo nieco później, czyli jak w ciągu kolejnych milionów lat w tej przestrzeni zaczęły formować się gwiazdy i galaktyki. Natomiast teleskop Hubble'a i teleskopy naziemne sięgnęły dotychczas na około 13-13,4 miliarda lat temu, kiedy już zaczęła dominować materia zjonizowana związana z widocznymi w pustym Wszechświecie galaktykami.
Obecnie nasza wiedza dotycząca tego, co działo się pomiędzy tymi okresami, bierze się z rozważań teoretycznych i symulacji. Webb za sprawą swoich bardzo czułych instrumentów powinien je potwierdzić i dać znacznie jaśniejszy obraz.
O ile bardziej czułe będą te instrumenty? O jakim skoku w jakości mówimy?
Teleskop Webba zazwyczaj porównuję się do Hubble'a, ale ze względu na sposób działania i to, co będzie obserwował, będzie on bardziej sukcesorem teleskopu Sptizera (teleskop kosmiczny NASA wystrzelony w 2003 roku. Działał 17 następnych lat - red.). Ten ma średnicę zwierciadła wynoszącą 0,86 metra. Webb ma 6,5 metra. Oznacza to powierzchnię zbierającą niemal 60 razy większą. W praktyce oznacza to, że dostarczane przez niego dane powinny być około dziesięciu razy lepsze. Warto też tu dodać, że obserwacje, jakie będzie prowadził Webb, są w zasadzie niemożliwe do przeprowadzenia z Ziemi. Uniemożliwia to atmosfera, która blokuje fale elektromagnetyczne o długości od 3 do 28 mikronów. Webb pokrywa natomiast zakres od 0,6 do 28 mikronów.
Co istotne, nowy teleskop został zbudowany specjalnie do obserwowania tak zwanego chłodnego wszechświata. Czyli nie obiektów gorących jak choćby nasze Słońce, ale takich, które mogły mieć temperaturę jak Ziemia. Takich jak na przykład dopiero tworzące się gwiazdy i planety. Jednocześnie ta zdolność obserwacji zimnych obiektów pozwoli przyjrzeć się tak zwanym egzoplanetom, czyli tym podobnym do planet Układu Słonecznego, ale znajdującym się lata świetlne od nas i krążącym wokół innych gwiazd. Czułe instrumenty Webba powinny umożliwić zbadanie składu ich chłodnych atmosfer i stwierdzenie, czy widać w nich molekuły, które są budulcem życia, jakie znamy.
Poszukiwanie odpowiedzi na to, jak powstało wszystko i czy jesteśmy sami. Dość ambitne zadanie.
Jest tego więcej. Na liście zaplanowanych badań jest też na przykład poszukiwanie wody we wszechświecie. Wiemy, że występuje ona poza Ziemią. Na przykład ogromne ilości otaczają niektóre kwazary, czyli wielkie czarne dziury łapczywie pochłaniające materię. Webb umożliwi przyjrzenie się temu zjawisku ze znacznie większą precyzją.
Webb będzie miał też jeszcze wiele innych zadań, może mniej spektakularnych, ale nie mniej ważnych. Choćby spojrzy na obiekty bardzo nam bliskie, takie jak inne planety naszego Układu Słonecznego. Zwłaszcza te dalsze, jak na przykład Jowisz, które ze względu na odległość od Słońca są zimne. Do tego równie zimne asteroidy krążące pomiędzy planetami Układu Słonecznego. Webb w dużym uproszczeniu jest pewnego rodzaju noktowizorem. Jest w stanie obserwować obiekty, które emitują naprawdę niewielkie ilości promieniowania.
Czy to oznacza, że pochodzące z niego zdjęcia będą mało porywającymi zielonoczarnymi obrazami, jakie wyświetlają klasyczne noktowizory używane tu, na Ziemi?
Surowy obraz będzie czarno-biały, a w zasadzie będzie to tabela zawierająca współrzędne piksela oraz ilość fotonów, które w tym pikselu zarejestrowano. Zawsze tak jest w przypadku instrumentów, którymi obserwujemy wszechświat. Jednak podczas uzyskiwania tych obrazów używane są filtry, które określają wąski zakres długości promieniowania, czyli potocznie mówiąc kolor, któremu te fotony odpowiadają. Jeszcze później obraz będzie poddawany zaawansowanej obróbce, w której trakcie jego walory estetyczne znacznie wzrosną. To normalna procedura, która ma ułatwić obserwowanie interesujących nas zjawisk. Efektem końcowym będą ładne i łatwe do interpretacji obrazy.
Kto właściwie będzie je interpretował? Naukowcy NASA?
NASA głównie będzie obsługiwać teleskop. Użyciem go do celów naukowych zajmą się natomiast w zdecydowanej większości naukowcy pracujący poza agencją. To się odbywa w ten sposób, że na każdy rok funkcjonowania teleskopu są ogłaszane konkursy na wykorzystanie czasu jego pracy. NASA rozsyła biuletyn i zestaw informacji, który pozwala zaplanować swoje badania. Do tego można sprawdzić w specjalnym oprogramowaniu symulacyjnym, jak dane z Webba będą wyglądać i czy będą wystarczające, by dać odpowiedź na postawione we wniosku hipotezy. Potem propozycje na wykorzystanie teleskopu są zbierane i poddawane ocenie przez panele niezależnych ekspertów z danych dziedzin badawczych. Otrzymują oceny i te najlepsze są wybierane do realizacji. W zależności od tego, co danym badaniem chcemy osiągnąć i ile potrzeba na to czasu, pojedynczy projekt może otrzymać od kilku do nawet stu godzin czasu pracy teleskopu.
I każdy może taką propozycję badawczą zgłosić?
Teoretycznie tak. W praktyce jak przyjrzeć się liście projektów zatwierdzonych na pierwszy rok działania teleskopu to zdecydowanie dominują naukowcy z USA i Europy Zachodniej. W końcu powstanie Webba to zasługa głównie NASA, ESA (Europejska Agencja Kosmiczna - red.) i CSA (Kanadyjska Agencja Kosmiczna - red.). Na liście jest kilku Polaków i obcokrajowców pracujących na polskich uczelniach, którzy z Webba będą korzystać w ramach międzynarodowych zespołów. Nie widać niestety projektu obserwacyjnego, który koordynowałby ktoś z Polski.
No ale zakładam, że pomimo tego polscy naukowcy też śledzą tę misję i wywołuje ona u nich emocje?
Zazwyczaj start takiej misji wywołuje mały stres. Zwłaszcza że w przypadku teleskopu Webba nie ma mowy o naprawach. Nie będziemy w stanie do niego polecieć, jeśli po starcie coś pójdzie nie tak. Poważna awaria i utrata teleskopu oznaczałyby natomiast stratę ogromnych środków, wysiłku czasem większej części życia wielu osób i szansy na zdobycie dotychczas nieosiągalnej wiedzy.
Nadzieję na powodzenie daje jednak duże doświadczenie w podobnych misjach. Na przykład teleskop Hubble'a udało się zdalnie naprawić po całkowitej utracie łączności, a w przypadku misji Gaia poradzono sobie z kryształkami lodu, które powstały w wyniku dostania się na Ziemi pary wodnej do baterii słonecznych. W przypadku Webba można mieć dodatkowo nadzieję, że wieloletnie opóźnienie w pracach oznaczało dużo czasu na bardzo dokładne przetestowanie wszystkich systemów.
