Teleskop Angkasa James Webb Telah Mengubah Cara Kita Melihat Angkasa

(SeaPRwire) –   Ulang tahun keempat selalunya bukanlah sebab untuk diraikan. Namun, dalam kes Teleskop Angkasa James Webb (JWST), yang dilancarkan pada 25 Dis. 2021, ulang tahun ini menandakan satu peralihan penting.

Sehingga kini, JWST berada dalam mod penemuan. Dibangunkan selama satu generasi dengan kos yang mencecah , ia merupakan teleskop paling berkuasa dalam sejarah, berkemampuan untuk memerhati pada jarak dan tahap perincian yang tiada tandingannya.

Tetapi seperti mana-mana instrumen saintifik baharu yang utama, ahli astronomi perlu melihat JWST beroperasi sebelum mereka dapat menjawab soalan asas yang akan mendorong penyelidikan selama beberapa dekad akan datang: Berapa banyakkah alam semesta kita yang dapat kita lihat?

JWST membina atas kemajuan yang telah dicapai oleh Teleskop Angkasa Hubble sejak pelancarannya sendiri pada tahun 1990. Hubble terutamanya memerhati angkasa melalui kawasan spektrum cahaya yang boleh dilihat—bahagian yang mata kita telah berevolusi untuk lihat. JWST, bagaimanapun, melihat terutamanya dalam spektrum inframerah, membolehkannya menembusi debu kosmik, memerhati objek yang lebih sejuk, dan mengintai ke alam semesta awal.

Oleh kerana kelajuan cahaya adalah terhad, memerhati objek pada jarak yang semakin jauh bermakna melihat semakin jauh ke masa lalu. Dan oleh kerana pengembangan alam semesta—pengembangan ruang itu sendiri—telah meregangkan cahaya tampak dari objek paling jauh ke dalam spektrum inframerah, JWST dapat mencari sumber cahaya pertama, kira-kira 100 juta tahun selepas Big Bang.

Empat sempadan

Edwin Hubble, ahli astronomi Amerika dan pencetus nama Teleskop Angkasa Hubble, menulis pada 1936 bahawa “Sejarah astronomi adalah sejarah ufuk yang semakin surut.” NASA, dengan bantuan European Space Agency dan Canadian Space Agency, telah mengenal pasti empat ufuk sedemikian, sempadan yang mereka reka bentuk JWST untuk merentasinya.

Pertama ialah sempadan yang dilalui oleh Galileo pada awal abad ke-17, apabila beliau mengarahkan tiub perspektif primitif (apa yang kita panggil teleskop) ke langit malam dan merapatkan jurang kuno yang sebelumnya tidak dapat dilalui antara terestrial dan samawi. Dalam menemui bukti bahawa Bumi mengorbit Matahari, dan bukannya sebaliknya, Galileo secara tidak langsung mengubah persepsi Bumi sebagai hanya satu lagi ahli dalam sistem planet.

Sekarang, berkat JWST, sejarah mendalam sistem suria sedang menjadi semakin jelas. Dengan mengkaji kimia permukaan puluhan objek berais jauh melepasi Neptun, planet paling jauh, penyelidik JWST dapat mengesan kemunculan dan evolusi sistem suria secara keseluruhan. Sementara itu, penemuan air dalam kalangan asteroid—sebuah lingkaran “serpihan” antara orbit Musytari dan Marikh—meningkatkan kemungkinan bahawa komet bukanlah satu-satunya objek yang menyemai atmosfera primordial Bumi dengan ramuan untuk kehidupan.

Tetapi Matahari kita hanyalah satu bintang. Di sebalik ufuk sistem suria terletak beratus-ratus bilion bintang lain dalam galaksi Bima Sakti kita, banyak daripadanya menempatkan sistem planet. Ahli astronomi menggunakan JWST untuk mengambil sampel sistem dalam pelbagai peringkat pembangunan—dari “protobintang” primitif yang mula-mula mengumpul gas dan debu yang akhirnya akan bergabung menjadi cakera objek yang mengorbit, kepada sistem planet yang matang sepenuhnya seperti sistem kita. Atau tidak seperti sistem kita.

JWST telah menemui, dalam satu sistem planet demi satu, sejenis planet yang asing kepada sistem kita sendiri. Sistem kita secara historisnya dibahagikan kepada dua kategori: gergasi gas (Musytari, Zuhal, Uranus, Neptun) dan batuan kecil (Utarid, Zuhrah, Bumi, Marikh). Tetapi berkat JWST, kita kini tahu bahawa sistem planet lain termasuk varian yang ahli astronomi panggil mini-Neptun (gas yang mengelilingi teras batuan) atau super-Bumi (mungkin bekas mini-Neptun yang telah kehilangan atmosferanya).

Tetapi Bima Sakti kita hanyalah satu galaksi. Di sebalik ufuk itu—seperti yang ditemui oleh Hubble si ahli astronomi sendiri pada 1920-an—terletak galaksi lain. Seperti sistem planet dalam Bima Sakti, ahli astronomi juga menggunakan JWST untuk mengambil sampel galaksi di seluruh alam semesta yang berada dalam pelbagai peringkat pembangunan, dari awan gas, kepada perlanggaran awan gas, kepada kelahiran bintang, kepada kematian bintang. Sesetengah kematian itu—bintang yang meletup, atau supernova—mungkin membantu menjelaskan masalah yang telah membingungkan ahli astronomi selama setengah abad: Alam semesta seolah-olah mengandungi lebih banyak debu daripada yang dapat dijelaskan oleh ahli astronomi, namun debu itu pasti datang dari suatu tempat. Mungkinkah sumber itu adalah supernova? Kajian awal telah menunjukkan hasil yang memberangsangkan.

Supernova sendiri menawarkan satu lagi petunjuk kepada evolusi alam semesta. Saintis telah mengetahui sejak 1950-an bahawa generasi supernova yang berturut-turut, disebabkan oleh daya termonuklear yang mengoyakkan dan menyusun semula blok binaan asas jirim, mencipta unsur yang semakin berat. Sejak dari mula, matlamat utama JWST adalah untuk mencari galaksi pertama, “pristin,” yang bebas daripada semua unsur kecuali hidrogen dan helium. Untuk berbuat demikian, JWST perlu melepasi ufuk yang Teleskop Angkasa Hubble cahaya tampak sendiri tidak dapat merentasi: satu titik potong sekitar satu bilion tahun selepas Big Bang.

Setakat ini, JWST telah dapat memerhati galaksi, supernova, dan lohong hitam sejauh 300 juta tahun selepas Big Bang. Walaupun itu mungkin kelihatan seperti tempoh masa yang lama, ia hanyalah seketika dalam alam semesta yang berusia 13.7 bilion tahun.

Dan penyelidik JWST baru sahaja bermula. Mereka menjangkakan projek JWST akan berlangsung sehingga 2040-an. Itu adalah banyak lagi ulang tahun. Kita harus berharap semuanya akan layak diraikan seperti yang satu ini.