September 27, 2022

Perjalanan waktu sering digambarkan sebagai kekuatan super atau fenomena di masa depan fiktif yang jauh. Tetapi untuk Teleskop Luar Angkasa James Webb, perjalanan waktu adalah semacam tujuannya.

James Webb Space Telescope (JWST), dibangun untuk mengintip kembali ke bagian ruang-waktu yang belum pernah terlihat sebelumnya—ketika bintang dan galaksi paling awal terbentuk, lebih dari 13,5 miliar tahun yang lalu. Sebagai teleskop ruang angkasa terbesar dan terkuat dalam sejarah NASA, dirancang bekerja sama dengan Badan Antariksa Eropa dan Badan Antariksa Kanada, peluncurannya pada Desember 2021 menandai berakhirnya proses konstruksi selama 17 tahun dan dimulainya satu dekade. perjalanan ke kedalaman alam semesta. Setelah enam bulan pertama di luar angkasa, tim JWST siap untuk mengungkapkan gambar penuh warna pertama dari kamera terobosan teleskop.

Akhir pekan lalu, NASA menggoda daftar target utama teleskop. Di antara mereka adalah Nebula Carina, hampir 7.600 tahun cahaya jauhnya, di mana terdapat bintang-bintang masif yang beberapa kali lebih besar dari matahari; Nebula Cincin Selatan, yang merupakan awan gas yang mengembang di sekitar bintang yang sekarat dan berdiameter sekitar setengah tahun cahaya; dan Quintet Stephan, 290 juta tahun cahaya, yang membentuk grup galaksi kompak di konstelasi Pegasus. Presiden Joe Biden akan mengungkap gambar salah satu keajaiban langit ini pada pukul 5 sore EST hari ini di situs web NASA TV.

“Yang gila adalah bahwa ini hanyalah pembuka dari bidang penelitian yang jauh lebih dalam yang akan kita pelajari,” kata Heidi Hammel, seorang ilmuwan interdisipliner pada proyek JWST. Dia telah bekerja dengan tim NASA selama 20 tahun terakhir untuk memastikan bahwa desain dan konstruksi teleskop, sebagaimana diadaptasi dari waktu ke waktu, memenuhi standar yang dibutuhkan para peneliti untuk menempa lebih dalam ke alam semesta dan sejarahnya.

See also  Rencana baru Angkatan Laut mencakup sekitar 150 kapal robot

Kemampuan untuk membayangkan bagian-bagian alam semesta yang belum dijelajahi ini hanyalah titik awal. “Mencari tahu pertanyaan yang kita mulai hanyalah setengah dari cerita tentang apa yang akan kita pelajari,” kata Hammel. “Kami memiliki gagasan tentang apa yang akan kami lakukan, dan begitu kami mulai mengambil data, kami akan memiliki lebih banyak pertanyaan karena kami akan mencapai batas dan batas baru.”

[Related: How the James Webb Space Telescope captures ‘first light’]

Tangkapan berkualitas sains yang diungkapkan hari ini tidak hanya dimaksudkan untuk menyenangkan orang banyak. Seperti yang dijelaskan Hammel, gambar dari JWST akan memberikan data yang lebih akurat secara ilmiah dan bermakna yang dapat digunakan untuk mengarahkan penelitian astronomi di masa depan. Mereka melampaui “foto berkualitas rekayasa,” yang seperti dijelaskan Hammel, terdiri dari paparan yang sangat singkat dan dapat menunjukkan gangguan dari cahaya. Karena foto-foto itu dimaksudkan untuk menginformasikan keputusan desain di Bumi, para ilmuwan tidak khawatir tentang menyempurnakan karakteristiknya. Tetapi untuk citra kosmos berkualitas sains, “semua karakteristik itu penting,” kata Hammel. “Kami telah melakukan kalibrasi kamera dan spektrograf dengan hati-hati, dan kami memiliki kejelasan dan keyakinan bahwa [all] informasi ini dari luar angkasa dan bukan hanya dari kamera.”

Teleskop menggunakan empat gadget canggih untuk menangkap gambar: Kamera Inframerah Dekat, Spektrograf Inframerah Dekat, Instrumen Inframerah Tengah, dan Pencitra Inframerah Dekat dan Spektrograf Tanpa Celah dengan Sensor Bimbingan Halus. Semua teknologi ini memungkinkan JWST untuk memotret cahaya inframerah dan melihat jauh lebih dalam ke ruang angkasa dan garis waktunya. (Teleskop Hubble NASA, yang diluncurkan pada tahun 1990 dan merupakan salah satu teleskop terbesar pada waktu itu, telah mengambil foto ruang angkasa terdalam hingga sekarang, menangkap galaksi yang terbentuk 600 juta tahun setelah Big Bang.)

See also  Aplikasi dan alat untuk membantu mengatur hidup Anda

Tim JWST merancang 10 teknologi baru untuk membuat teleskop bekerja, kata Hammel. Misalnya, karena suhu yang ekstrem di ruang angkasa, peralatan pencitraan yang sensitif memerlukan sistem pengatur panas khusus untuk bekerja. Robert Rashford, presiden dan GEO Genesis Engineering, perusahaan yang dikontrak untuk tantangan ini, mengatakan bahwa bekerja di JWST itu unik.

“Ini adalah teleskop pertama yang dirancang dengan cara ini,” kata Rashford. “Apa pun di atas sunshield bersifat kriogenik, jadi kami harus menemukan pendekatan yang lebih seimbang untuk menjaga agar tetap hangat saat dibutuhkan, sehingga kinerja tidak akan terganggu dengan cara apa pun.”

Menangkap panjang gelombang cahaya baru menghadirkan tantangan lain. Di Bumi, frasa “kecepatan cahaya” masuk akal dalam mencoba menggambarkan sesuatu dengan cepat. Kami melihat cahaya pada kecepatan 186,00 mil per detik, sehingga terasa seketika. Tetapi di luar angkasa, jaraknya sangat jauh, “kecepatan cahaya” jauh lebih terlihat. Karena cahaya membutuhkan waktu untuk melakukan perjalanan melalui ruang angkasa, cahaya dari awal alam semesta harus menempuh jarak yang sangat jauh agar teleskop kita dapat melihatnya. Cahaya dari matahari, misalnya, membutuhkan waktu 8 menit 20 detik untuk sampai ke mata kita. Jika matahari meledak, kita baru akan mengetahuinya setelah dua kali mendengarkan lagu klasik Beatles “Come Together”.

Terlebih lagi, karena alam semesta mengembang, panjang gelombang cahaya juga mengembang. Penciptaan sebuah bintang memancarkan cahaya, dan ketika panjang gelombang energi yang terlihat bergerak ke luar dan semakin jauh, mereka bergeser ke pita cahaya inframerah, yang tidak dapat dilihat oleh mata manusia. Tapi sekarang Webb bisa menangkap panjang gelombang tersebut, para astronom akan dapat mengamati cahaya dari beberapa zaman paling awal dan paling jauh, di mana bintang dan galaksi lahir. Gambar yang dirilis hari ini adalah contoh awal dari apa yang dapat dicapai JWST dan bagaimana, dengan teleskop ini, melihat ke luar angkasa seperti melihat ke masa lalu.

See also  Pesawat kargo akan menjadi ujian bagi kopilot digital baru

“Webb dirancang untuk mengambil tempat di mana Hubble tidak bisa lagi pergi,” kata Hammel. “Webb memiliki sensitivitas yang lebih dalam dan dapat bergerak ke panjang gelombang inframerah di mana objek yang jauh lebih terlihat.”

Ini bukan untuk mengatakan bahwa Hubble tidak lagi berguna. Teleskop yang berbeda memungkinkan para ilmuwan untuk mengamati panjang gelombang cahaya yang berbeda, jadi sementara JWST melatih matanya pada jangkauan luar ruang yang diamati, Hubble dapat melanjutkan proyek seperti Perpustakaan Bintang Muda Ultraviolet Legacy sebagai Standar Esensial untuk mengamati pembentukan bintang.

“Satu teleskop tidak menyimpan semua pengetahuan,” kata Hammel. “Penting untuk tidak berpikir bahwa karena kami memiliki Webb, kami sudah selesai. Kami sudah mengetahui banyak pertanyaan di luar apa yang dapat dilakukan Webb—tetapi pada saat ini, sangat menarik untuk membuka jendela inframerah yang sama sekali baru ini.”

Bagi Hammel, gambar-gambar baru ini mencerminkan lebih dari sekadar pekerjaan seumur hidup untuknya, dan banyak orang lain yang terlibat dalam pembuatan dan pengoperasian JWST. Dia melihatnya sebagai hasil dari kolaborasi global yang mendalam: Lebih dari 300 universitas dan organisasi dan empat belas negara kini telah berkontribusi pada proyek tersebut. Meskipun mungkin tidak segera jelas bagi semua orang apa arti ilmiah dari gambar-gambar ini, katanya, itu berpotensi mengubah pemahaman kita tentang alam semesta.

“Orang-orang di seluruh dunia berkumpul untuk membangun sesuatu yang memungkinkan umat manusia menjelajah lebih jauh ke dalam kosmos,” kata Hammel. “Ini adalah contoh bagaimana kita dapat bekerja sama sebagai spesies untuk melakukan hal-hal hebat dan luar biasa—dan kita membutuhkan hal-hal positif dan contoh-contoh ini dalam hidup kita saat ini.”