Esialgu pidi jõudma James Webbi teleskoop orbiidile 22. detsembril, kuid starti lükati edasi teleskoopi ja Kourou kosmodroomi tehnikat ühendava vigase kaabli tõttu. 24. detsembriks planeeritud start lükati edasi 25. detsembrile tugeva tuule tõttu. Otseülekanne algas Eesti aja järgi kell 13.00.

"James Webbi kosmoseteleskoobist võidab valdav osa kaasaegse astronoomia valdkondadest, mõni suuremal, mõni vähemal määral. See on kindlasti ka üks põhjustest, miks niivõrd kallist kosmosemissiooni talutakse," sõnas Gert Hütsi, KBFI vanemteadur. Alates 2003. aastast on läinud selle ehituseks ja arendamiseks kolmandik NASA astrofüüsika valdkonna eelarvest, pidurdades sellega teiste projektide valmimist ja algatamist.

Esialgse kava järgi oleks pidanud Webbi teleskoop jõudma orbiidile juba 2007. aastal ja missioon ise maksma praegusega võrreldes 20 korda vähem ehk vaid 440 miljonit eurot. Neli aastat hiljem oleks USA Kongress projekti korduvate hilinemiste ja paisunud eelarve tõttu seetõttu äärepealt tühistanud.

Nüüd loodetakse sellest peamist asendust 32 aasta vanuseks saavale Hubble'i kosmoseteleskoobile. Erinevalt nii sellest kui ka teistest suurematest teleskoopidest tõotab olla selle kasutus aga märksa demokraatlikum.

"Siin ei ole tegemist instrumendiga, mille teostatav uurimisprogramm oleks eelnevalt täies mahus fikseeritud. Pigem kujutab see endast väga paindlikku uurimisplatvormi. Kõik, kel on mõni hea idee, võivad vaatlusaega taotleda!" lisas Hütsi. Kuna tegu on rahvusvahelise projektiga, pole USA-l teleskoobi kasutuse üle otsustamise osas ainuõigust.

Vastavalt teleskoobi valmimisse panustatud rahasummale on Euroopa ja Kanada astronoomidele tagatud vastavalt vähemalt 15 ja viis protsenti kogu vaatlusajast. Seejuures ei tea kava kohaselt ettepanekute üle vaatamisel nii vaatlusaja taotleja ega ka ettepaneku hindaja, mis on teise nimi. Minevikus on parandanud see eeskätt naisastronoomide väljavaateid.

Galaktilised kaugused

Inimkonna arusaama ümbritsevast ilmaruumist avardas hüppeliselt juba kordades väiksem Hubble'i kosmoseteleskoop. Muu hulgas selgus selle piltidelt, et universum kubises galaktikatest juba miljardi aasta eest. Samuti võimaldasid need täpsustada universumi vanust ja paisumiskiirust. Vanim Hubble'i pildile püütud galaktika GN-z11 oli olemas juba 13,4 miljardi aasta eest.

Kokku on alates teleskoobi orbiidile saatmistest ilmunud teadusajakirjades enam kui 18 000 Hubble'i andmetel põhinevat uurimust, millele on teadlased viidanud üle miljoni korra.

Hubble'i võimetel on samas selged piirid. Kuigi see võimaldab püüda ka lühemaid infrapunalaineid, jääb suurem osa infrapunasest spektriosast selle jaoks nähtamatuks. Kaugete galaktikate otsimiseks on tarvis näha aga just soojuskiirgust. Universumi paisumise tõttu liiguvad need kiirenevas tempos Maast eemale, misläbi on sealt pärit valguslained tugevalt välja venitatud. Mõnisada miljonit aastat pärast Suurt Pauku teele asunud valguse Hubble'iga registreerimiseks pidi olema see algselt röntgenkiirgus.

"Inimsilmale nähtavast valgusest näeb James Webbi teleskoop vaid kõige-kõige punasemat. Põhilised uuringud on kõik infrapunases. Loodetavasti on võimalik näha sellega esimeste tähtede ja galaktikate valgust," sõnas Tõnis Eenmäe, Tartu Observatooriumi tähefüüsika teadur saates "Labor". Praeguse arusaama kohaselt tekkisid esimesed tähesüsteemid umbes 100–250 miljonit aastat pärast Suur Pauku. JWST võimaldab näha universumit sellisena, nagu see oli 13,6 miljardi aasta eest ehk 200 miljonit aastat pärast selle sündi.

Lisaks teisele spektriosale on James Webbi kosmoseteleskoobil varuks teinegi trump. Hubble'i peapeegli läbimõõt on 2,4 meetrit, Webb'i teleskoobi mesikärge meenutava peapeegli oma küündib aga 6,5 meetrini. Kuigi see ei mõjuta piltide teravust, võimaldab märgata see 10–100 korda kahvatumaid objekte kui Hubble

Ühe esimese varajast universumit kaardistava suurema projekti COSMOS-Webb raames jälgib teleskoop enam kui 200 tunni vältel kolme täiskuu suurust taevalappi. Kuigi palja silma jaoks ei asu seal peaaegu mitte midagi, on leitud samast taevaosast varasemate vaatluste käigus enam kui pool miljonit galaktikat. Sama piirkonda on seiratud varem pea kõigi teiste suuremate kosmose- ja maapealsete teleskoopidega.

Webbi teleskoop lisab sellele täiendava lisakihi ja tõotab näidata 12,8–13,4 miljardi aasta tagust universumit täiesti uues valguses. "Meil on selle ajaperioodi, reionisatsiooni, kohta palju küsimusi," sõnas Jeyhan Kartaltepe, COSMOS-Webbi kaasjuht ja Rochesteri Tehnoloogiainstituudi astronoom.

Erinevalt Hubble'ist on Webbi teleskoobi pardal ka korraga sadat eri objekti seirata võimaldav spektrograaf. Neilt pärit valguse osadeks lahutamine võimaldab muu hulgas täpsemalt hinnata, millest tähed koosnevad ja mis suunas liiguvad. See võiks aidata omakorda nende kodugalaktikate erinevat elukäiku. Neist mõnedes sai täheteke kiire lõpu, teised püsisid nooruslikud aga tunduvalt kauem.

Kosmoloogia jaoks Gert Hütsi hinnangul Webbi teleskoobi näol tegu ilmselt kõige võimekama instrumendiga. "Ehkki JWST abil saab teha ülisügavaid vaatlusi, ei võimalda selle väike vaateväli suuri taevaalasid, mis on kosmoloogia seisukohalt enamasti märksa olulisem aspekt," selgitas vanemteadur.

Eksoplaneetide teine kullapalavik

Ehkki James Webbi kosmoseteleskoobi valmimises tekkinud viivitused tekitasid meelehärmi nii poliitikutele kui ka mitmetele teadlastele, oli seejuures ka võitjaid. Astronoomid leidsid alles 2005. aastal esimese Päikesesüsteemist väljaspool asuva planeedi, mida ümbritses atmosfäär. Sellest ajast saadik on kinnitatud ligi 5000 eksoplaneedi olemasolu ja leitud veel kümneid kiviplaneete, mille ümber võib olla õhem või paksem gaasikiht. Uued leiud ajendasid tegema muudatusi teleskoobi instrumentide täpses disainis ja nende häälestuses.

Erinevad keemilised elemendid neelavad eri lainepikkusega valgust. Atmosfääri moodustavad molekulid jätavad seda läbivale valgusele aga vaid vaevumärgatava jälje. Nõnda on keerukas juba kaugemal asuvate planeetide atmosfääri peamiste koostisosade välja selgitamine. Maa atmosfääris leiduva süsihappegaasi või osooni näitel võib olla aga elu olemasolule viitavate gaaside suhteline sisaldus veelgi väiksem.

Lisaks võimaldab infrapunavalguse spektriosas vaatluste tegemine mõista paremini üksikute planeetide ja tervete planeedisüsteemide tekkimist. Siiani on jäänud see noorte planeedisüsteemide tolmurikkuse tõttu suuresti varjatuks. "Infrapunakiirguses pole tolm suurem osa varjaja ja see ise oma madala temperatuuri tõttu valgust ei kiirga. Näeme nõnda taevakehi – tekkivaid tähti ja nende ümber tekkivaid planeete, mis on paksu tolmupilve taga," selgitas Tõnis Eenmäe.

Webbi teleskoobil jätkub tööd ka lähemal. Muu hulgas plaanivad astronoomid sondeerida sellega Pluutost kaugemate jäiste kehade pinda. Nende keemiline koostis ja värv võiks aidata mõista teadlastel Päikesesüsteemi tekkelugu. Kaugemate gaasihiidude Uraani ja Neptuuni ülaatmosfääri jälgimine aitab kaardistada aga sealsete õhumasside liikumist ja atmosfääri käitumist laiemalt.

Webbi teleskoop kui insenertehniline ime

Alates selle kavandamisest on James Webbi teleskoobi valmimisse panustanud ligikaudu 10 000 inseneri, keemikut, astrofüüsikut ja teist tehnilist eksperti. Selle tundlikkuse tõttu oli vaja luua mitmeid erilahendusi. Normipäraseks tööks peab jääma Webbi peapeegli temperatuur -230 °C kraadi lähedal. Nõnda kütaks ilma nendeta teleskoobi liiga kuumaks isegi sellele langev päikesevalgus. Maad võib piltlikult võrrelda aga lõõmava ahjuna, millest kosmosesse kiirguv soojus mõjuks teleskoobile pimestavalt.

Hakatuseks hakkab teleskoop vaatlusi tegema Kuust neli korda kaugemal teise Lagrange'i punkti ümber. Ruumiosas jääb Maa püsivalt Päikese ja teleskoobi vahele ning sealsamas tasakaalustavad end püsivalt Päikese ja Maa gravitatsiooniline vastastikmõju ning orbitaalne liikumine. Kuna sinna isegi teleskoobi saatmine aga 29 päeva, hakkab asuma Webbi teleskoop erinevalt Hubble'ist liiga kaugel, et seda oleks võimalik käia seal tõsisemate rikete korral kohapeal parandamas.

Ühtlasi pole teine Lagrange'i punkt teleskoopide ja teiste tehiskaaslaste hoiustamiseks täiesti ideaalne. Webbi teleskoobi oodatav eluiga jääb seetõttu Hubble'i omast tunduvalt lühemaks. "Eluiga piirav faktor on siin vaatluspunkti ebastabiilsus, mistõttu tuleb JWST orbiiti pidevalt korrigeerida. Üsna pea saab mootorikütus lihtsalt otsa," nentis Gert Hütsi. Tõenäoliselt jätkub seda vähemalt viieks, hea õnne korral kümneks aastaks.

Suurema innovatsioonina aitab teleskoopi Päikese, Maa ja Kuu infrapunakiirguse eest kaitsta viiekihiline päikesekilp. Kuigi iga kihi paksus on võrreldav inimese juuksekarvaga, võib erineda kilbi eri poolte temperatuur ligi 300 °C. Lahtivoldituna ulatub selle kogupindala 300 ruutmeetrini. Selleks peavad töötama veatult kaheksa elektrimootorit ja 139 täiturit ning veel sadu väiksemaid komponente.

Kosmoseteleskoobi orbiidile toimetava Ariane raketi piiratud lastiruumi tõttu tuleb kasutada sarnast voltimisstrateegiat ka peapeegli juures. Viimane koosneb 18 väiksemast kuuekandilisest kullaga kaetud berülliumist kärjetükist, mis volditakse lahti kahe nädala jooksul pärast raketi starti.

Esimesi näidispilte võib oodata teleskoobilt kuue kuu pärast. Ainuüksi teleskoobi sobilikule temperatuurile jahtumine võtab kaks kuud ja infrapunaspektri keskosa jälgimiseks kasutataval instrumendil veel 40 päeva. Ühtlasi võtab aega teleskoobi häälestamine.

Astronoomid rõhutasid, et vältimatute tehnilisemate tööde tuleb teleskoobi piiratud eluea tõttu koheselt vaatlustega algust teha. "Me ei saa aega raisata. Rohelise tule saamise järel peame kohe tegutsema hakkama," sõnas Jeyhan Kartaltepe.

James Webbi teleskoobiga paralleelselt jätkab tegutsemist ka Hubble'i kosmoseteleskoop. Viimati täiustati seda 2009. aastal. Samas näitab see viimasel ajal üha rohkem märke vananemisest. Juunis lakkas see töötamast arvutisüsteemi tõrke tõttu ja insenerid pidid kasutama selle taastamiseks tagavarasüsteemi. Oktoobris lakkasid ajutiselt sisemise kommunikatsioonitõrke töötamast selle teadusinstrumendid. Nende töö taastamine võttis enam kui kuu.