James Webb ariane rymdteleskop

Nytt teleskop visar oss det osynliga universumet

Efter 14 års försening kan Nasa nu skicka upp världens största rymdteleskop. Från sin utsiktspunkt 1,5 miljoner kilometer bort kan Webb-teleskopet visa oss objekt i universum som vi aldrig tidigare har sett. Men först ska teleskopet vikas ut som en fjäril.

Efter 14 års försening kan Nasa nu skicka upp världens största rymdteleskop. Från sin utsiktspunkt 1,5 miljoner kilometer bort kan Webb-teleskopet visa oss objekt i universum som vi aldrig tidigare har sett. Men först ska teleskopet vikas ut som en fjäril.

D. Ducros/ESA

En av världens största rymdraketer står redo på uppskjutningsrampen på den europeiska rymdflygplatsen i Franska Guyana i Sydamerika, inte långt från ekvatorn. Högst upp på den 53 meter höga raketen har man nyligen berett plats för det enorma rymdteleskopet James Webb. Nu ska det skickas en och en halv miljon kilometer ut i rymden.

Årets viktigaste uppskjutning startar i det ögonblick då nedräkningen når ned till 0 och Ariane 5-raketen lyfter mot himlen. Med kraften från tre stora raketmotorer accelererar den fort och bryter genom ljudvallen efter mindre än en minut.

Raketen far mot himlen och efter bara ett par minuter har den nått ut i rymden. I kontrollcentret är glädjen euforisk över den lyckade uppskjutningen. Den markerar starten på en otroligt viktig expedition som ska pågå i tio år.

Så kommer scenariot förhoppningsvis att se ut i slutet av hösten, när Webb-teleskopet äntligen skickas upp.

James Webb-teleskopet ska att göra historien om universum långt mer detaljerad.

Teleskopet, som har namngivits efter den före detta toppchefen på Nasa, James Webb, är det överlägset största, mest kraftfulla och avancerade rymdteleskop som har byggts, och det kommer att revolutionera astronomin.

Det ska att göra det möjligt för astronomerna att se längre ut i rymden än någonsin tidigare, att fotografera och analysera hittills osedda exoplaneter, stjärnor och galaxer, samt skriva universums historia med fler detaljer än vad som i dag är möjligt.

Astronomer har sett fram emot detta i 20 år

Men även om uppskjutningen går bra är det otroligt mycket som kan gå fel på vägen ut till rymdteleskopets slutdestination.

Teleskopet är så stort att det bara får plats i rymdraketen om det är ordentligt hopvikt. Vid uppskjutningen ligger det högst upp i raketen, som en fjäril som väntar på att komma ut ur sin puppa.

James Webb rymdteleskop

På färden ut i rymden är James Webb-teleskopet hopvikt, så att det ryms i spetsen av Ariane 5-raketen.

© Chris Gunn/NASA

Först när teleskopets alla delar har vikts ut på rätt sätt kan de mer än 1000 människorna från olika länder som har hjälpt till att formge, bygga, testa och skicka upp teleskopet, dra en lättnadens suck.

Det kan även de tusentals forskare som i mer än 20 år har väntat på att ta emot data från den nya utkiksposten i rymden.

James Webb-teleskopet ska färdas 1,5 miljoner kilometer ut i rymden och resan tar 29 dagar. På vägen vecklas teleskopet ut, så att det är redo att ta hittills ouppnåeliga bilder av vårt universum.

James Webb teleskop steg 1
© Nasa

1. Teleskopet släpper raketen

En halvtimme efter uppskjutningen har den mäktiga Ariane 5-raketen gjort sitt jobb: att skicka i väg rymdteleskopet mot sin slutliga bana. Det övre raketsteget frigörs från teleskopet, som klarar resten av resan på egen hand.

James Webb teleskop steg 2
© Nasa

2. Solskärmen viks ut

Efter tre dygn har teleskopet passerat månen och börjar nu vika ut den 150 meter stora solskärmen. Det tar ett tar dygn att få den utspänd, så att det blir rätt avstånd mellan de fem lager som skärmen består av.

James Webb teleskop steg 3
© Nasa

3. Speglarna sätts på plats

Elva dygn efter uppskjutningen ska spegelsystemet på plats. Först utlöses bommen med den sekundära spegeln. Därefter viks huvudspegeln ut, så att samtliga 18 speglar hamnar så tätt ihop att de utgör en enda stor spegel.

När raketen har gjort sitt jobb och skickat rymdteleskopet i rätt riktning mot sin slutdestination, är nästa kritiska fas utvikningen av den enorma solskärmen.

Teleskopets instrument tål inte värme; de fungerar bäst i extrem kyla. Därför är det avgörande för expeditionen att en drakformad solskärm viks ut på rätt sätt i rymden.

I utspänt tillstånd mäter solskärmen 21,2 meter på den längsta ledden och 14,2 på den kortaste. Den består av fem lager plastfilm, som är tunnare än ett människohår.

Varje lager är belagt med ett ultratunt lager aluminium som reflekterar solens strålar och kastar tillbaka dem ut i rymden, så att de inte når fram till de känsliga instrumenten.

Solskärmen fungerar som en solkräm med faktor 1 200 000.

Att packa ihop cirka 750 kvadratmeter plastmembran på ett sätt så att de med hjälp av teleskopstänger automatiskt viker ut sig till ett perfekt, femdubbelt parasoll stort som en tennisbana långt ute i rymden, är en ingenjörbedrift av stora dimensioner.

Det kommer tvivelsutan bitas på en del naglar, medan teknikerna väntar på rapporter från teleskopets övervakningssystem.

Men om allt går som det ska kommer solskärmen att ge teleskopet ett skydd som motsvarar en solkräm med solskyddsfaktor 1 200 000. Det innebär att temperaturen på skärmens skuggsida kommer ned på minus 225 °C.

Det är fortfarande för varmt för ett av instrumenten, som med hjälp av flytande helium kyls ned ytterligare till minus 266 °C, bara sju grader över den absoluta nollpunkten.

James Webb solskarm test

I laboratoriet har Nasas tekniker testat utvikningen av James Webb-teleskopets solskärm, som består av 750 kvadratmeter plastfolie. I rymden ska teleskopet klara uppgiften på egen hand.

© Chris Gunn/Nasa

När solskärmen har vikts ut är det dags för den stora spegeln, som ska fånga och koncentrera det svaga ljuset från avlägsna himlakroppar. Den ska också vara hopvikt tills teleskopet är långt ute i rymden.

Spegeln består av 18 sexkantiga segment, som samtliga mäter 1,32 meter från sida till sida och bara tolv av dem får plats i rymdraketen i sin helhet. Resterande sex speglar är monterade på två stora klaffar, var och en med tre speglar som vrids in på plats och blir fastlåsta.

James Webb solskärm test

Teleskopets speglar viks ut i två steg. Först skjuts den sekundära spegeln ut från huvudspegeln. Därefter viks de två stora klaffarna i huvudspegeln ut.

© Nasa

När både solskärmen och huvudspegeln är utvikta återstår det bara för teleskopet att genomföra en kurskorrigering för att komma ut i den slutliga banan, där den ska tillbringa resten av sin livstid.

Vänder jorden ryggen

Teleskopet ska kretsa runt en punkt som kallas L2, en och en halv miljon kilometer från jorden i riktning bort från solen. Där placeras teleskopet i en bana som är förhållandevis stabil, så att det inte krävs för mycket bränsle för att stanna där ute.

Och ännu viktigare: Vid L2 kan teleskopet alltid vända ryggen mot både solen och jorden samtidigt.

James Webb teleskop L2

James Webb-teleskopet ska kretsa runt punkten L2, som ligger 1,5 miljoner kilometer från jorden – nästan fyra gånger så långt bort som månen.

© ESA

Teleskopet är så känsligt att ljuset eller värmestrålningen från solen, jorden – eller månen, för den delen, skulle förstöra mätningarna, och därför är det viktigt att solskärmen alltid blockerar utsikten till dessa tre himlakroppar. Sedan kan teleskopet självt däremot fokusera på avlägsna himlakroppar längre ut i universum.

Om allt går i lås, så att Webb-teleskopet full utvecklat kommer fram till sin bana, kan det vetenskapliga uppdraget att samla in ovärderlig information om vårt universum äntligen inledas.

Uppskjutningen försenades i 14 år

Vägen till uppskjutningen av det tio miljarder dollar dyra rymdteleskopet, som USA, Kanada och ett antal europeiska länder ligger bakom, har varit lång och besvärlig. Teleskopet har varit under utveckling sedan slutet av 1990-talet, och enligt de ursprungliga planerna skulle det har skickats upp 2007.

Ett flertal tekniska utmaningar, problem med att finansiera det dyrbara teleskopet och på senare tid coronapandemin har försenat uppskjutningen, men nu har teleskopet gått igenom de sista av en ovanligt lång rad tester och är fullständigt redo att resa ut i rymden.

James Webb tryckkammare test

I ett 100 dagar långt test spärras James Webb-teleskopet in i Nasas kombinerade vakuum och fryskammare, där optiken och instrumenten utsätts för förhållanden som motsvarar rymdens.

© Desiree Stover/Nasa

Under sensommaren packades rymdteleskopet ned i en stor container och seglades från USA till rymdflygplatsen i Franska Guyana. Allt är färdigt inför uppskjutningen den 31 oktober, men det finns fortfarande utrymme att flytta tidpunkten en aning, om vädret eller tekniska problem med rymdraketen kommer i vägen.

Stor spegel ger längre utsikt

I årtionden har astronomerna väntat tålmodigt på ett nytt, stort rymdteleskop, som kan bli en värdig efterträdare till det berömda Hubble-teleskopet som har tjänat dem väl sedan 1990.

De kommer att jubla när de första vetenskapliga data börjar strömma in i slutet av 2022, eftersom Webb-teleskopet är så mycket mer än en modernare version av Hubble-teleskopet.

Först och främst är det mycket större än sin föregångare. Hubble är utrustat med en rund spegel med en areal på 4,5 kvadratmeter, vilken inte kan mäta sig med Webbs flerkantiga spegel på 25 kvadratmeter.

Spegelns storlek avgör hur mycket av det svaga ljuset från mycket avlägsna objekt teleskopet kan uppfatta. Ju större spegel, desto längre bort kan teleskopet se. Dessutom kan en stor spegel ge bilderna mer skärpa och större detaljrikedom.

James Webb Hubble teleskop

James Webb-teleskopets spegel (till höger) är mer än fem gånger så stor som Hubble-teleskopets (till vänster) och kommer därför att ge mer detaljerade bilder.

© M. Kornmesser/ESA

Men det är lika viktigt att det nya rymdteleskopet inte kommer att se universum på samma sätt som vi gör med våra egna ögon, och som Hubble-teleskopet primärt är designat att göra.

I stället ska det observera det infraröda universum, som annars är osynligt för oss. Det är också anledningen till att Webb-teleskopet måste befinna sig mycket längre ut i rymden än Hubble-teleskopet, som kretsar på en måttlig höjd cirka 540 kilometer ovanför jordytan. Där hade de infraröda mätningarna påverkas av värmestrålningen från jorden.

Infraröd syn kräver guldspeglar

Hubble-teleskopets spegel är belagd med aluminium, som är perfekt för att reflektera synligt ljus och skicka det vidare till teleskopets kameror. Men just på grund av att det nya rymdteleskopet är infrarött kan aluminium eller något annat silverblankt material inte användas. I stället är speglarna belagda med rent guld, som reflekterar infrarött ljus långt bättre.

James Webb nebulosa

Med sin större spegel och sina infraröda inspelningar (till höger) kommer James Webb-teleskopet bland annat att kunna se genom nebulosor och fotografera stjärnor som är osynliga med vanliga teleskop (till vänster).

© AURA/STScI/ESA/Nasa

Astronomerna kommer inte att få samma vackra, naturtrogna bilder vi känner från andra teleskop, utan i stället bilder i vilka det infraröda ljuset har "översatts" till något vi kan se. Tanken är också att vi äntligen ska kunna se himlakroppar som hittills har varit dolda för oss.

På jakt efter liv i rymden

I motsats till synligt ljus kan infrarött ljus tränga igenom de kolossala dammoln, där nya stjärnor med tillhörande planeter bildas. Med det nya teleskopet kan forskarna observera olika faser av stjärnornas födelse och de kommer dessutom att kunna se hur damm och gas samlas till planeter runt dem.

Sedan 1995 har astronomer upptäckt tusentals planeter runt främmande stjärnor och nu står det klart att det har kretsat planeter runt de flesta stjärnor på himlen. Nästa steg blir att ta reda på om några av exoplaneterna kan vara hem för levande varelser.

James Webb-teleskopet tar temperaturen på exoplaneterna.

Webb-teleskopets infraröda kameror kan fånga upp den värmestrålning de avlägsna planeterna avger och därmed ta temperaturen på dem, samtidigt som de fotograferas.

Dessutom döljer den infraröda strålningen information om luftkvaliteten på planeterna. En del av teleskopets instrumentpaket är spektrografer som delar upp det infraröda ljuset i de olika våglängder det består av, och sammansättningen av våglängder kan användas till att konstatera vilka gaser som finns i atmosfären.

På så sätt kan astronomerna både få kunskaper om livsvillkoren på planeten och kanske till och med hitta ämnen som tyder på biologisk aktivitet. Webb-teleskopet kommer därför att föra oss närmare svaret till om vi är ensamma i universum.

En annan av universums hemligheter kan också bara avslöjas med ett stort, infrarött rymdteleskop. Ett sådant krävs för att astronomerna ska ha en chans att få syn på de allra första stjärnorna, som tändes redan under universums barndom.

Det första ljuset blir synligt

Det ljus som de första stjärnorna och galaxerna skickade ut för mer än 13 miljarder år sedan, existerar inte längre som synligt ljus. I takt med att universum har expanderat har ljusvågorna dragits ut, så att våglängden har blivit större.

Därmed har det synliga ljuset förvandlats till infraröd strålning med de våglängder som det nya rymdteleskopet är framtaget för att uppfånga.

James Webb teleskop vintergtatan

© Nasa & Shutterstock

Fem gåtor väntar på Webb-teleskopet

Tusentals astrofysiker drömmer om att kunna använda Webb-teleskopet till sina observationer. De hoppas alla få svar på några av astronomins största frågor.

de första galaxerna
© M. Kornmesser/ESO

1. När uppstod de första galaxerna?

Universum har expanderat under hela sitt 13,8 miljarder år långa liv, och de allra första stjärnorna och galaxerna befinner sig nu miljarder ljusår bort. Ljuset från dem har i dag förvandlats till infraröda våglängder, som Webb-teleskopet kan se.

exoplaneter
© N. Risinger/M. Kornmesser/ESO

2. Kan exoplaneter rymma liv?

Webb-teleskopet kan fotografera exoplaneter och mäta om deras atmosfärer innehåller syre, metan, vattenånga eller andra gasarter som kan vara tecken på liv. Det gäller exempelvis på kloten runt stjärnan TRAPPIST-1.

nya solsystem
© C. Carreau/ESA

3. Hur bildas nya solsystem?

Forskarna tror att stjärnor och deras planeter bildas när ett moln av vätemolekyler och damm kollapsar. Webb-teleskopet kan visa om de har rätt, eftersom teleskopet kan se genom de nebulosor i vilka denna process äger rum.

Neptunus Uranus
© Shutterstock

4. Vad består Neptunus och Uranus av?

Webb-teleskopet ska göra oss klokare på de två yttersta planeterna i solsystemet, Uranus och Neptunus. Teleskopet ska bland annat ta temperaturen på dem och kartlägga den kemiska sammansättningen av deras yttersta lager.

mörk materia
© Science Photo Library

5. Hur fördelar mörk materia sig?

Majoriteten av materian i universum är osynlig, eftersom den varken sänder ut eller absorberar ljus. Men den mörka materian avböjer ljusets bana och den effekten kan Webb-teleskopet se och kan därmed kartlägga materians fördelning.

Astronomerna har en teori om att de första stjärnorna var mycket annorlunda dem vi ser på himlen i dag, eftersom sammansättningen av grundämnen var annorlunda då – det fanns i stort sett bara väte och helium i universum.

Det kan ha lett till några extremt stora och ljusstarka stjärnor, som snabbt brann ut. Det går inte att se dem med Hubble-teleskopet eller andra befintliga teleskop, men Webb-teleskopet borde fånga upp ljuset från dem och de tidiga galaxerna som de bildades i.

Jätteantenner står redo

Med sin infraröda syn är teleskopet ett slags tidsmaskin som ger forskarna tillgång till hela universums historia. Från sin utkikspost från 1,5 miljoner kilometers håll kommer det att vidarebefordra data till jorden via Nasas Deep Space Network, som består av enorma radioantenner placerade i Australien, Spanien och USA.

De största antennerna är 70 meter i diameter, så att de trots det stora avståndet inte får svårt att fånga upp radiosignalerna från teleskopet.

Men innan Webb-teleskopet kan skicka hem sina epokgörande data till forskarna måste det först skickas upp och då får ingenting gå fel.

VIDEO: Följ James Webb-teleskopets resa minut för minut

Om rymdraketen exploderar under uppskjutningen, solskärmen inte viks ut ordentligt eller speglarna inte hittar sin rätta plats ute i rymden, är tio miljarder dollar och många års arbete för tusentals människor bortkastat. Det finns ingen möjlighet att skicka ut astronauter och reparera teleskopet när det väl har skickats i väg.

De kommande månaderna blir nervkittlande, men förhoppningsvis belönas alla ansträngningar med fantastisk nu kunskap om vårt universum.