Menantikan Citra Pertama dari Teleskop Antariksa James Webb

Cermin utama teleskop antariksa James Webb. Kredit: Chris Gunn/NASA
Info Astronomy - Setelah dikembangkan selama beberapa dekade terakhir, Teleskop Antariksa James Webb yang menghabiskan biaya senilai 9 miliar dolar AS ini direncanakan akan diluncurkan dari Guyana Prancis pada musim semi 2019. Tahukah Anda apa misi pertamanya nanti?

Dibangun atas kerja sama Lembaga Antariksa AS (NASA) dengan badan antariksa Eropa dan Kanada, James Webb akan menjadi teleskop terbesar, paling mahal, dan paling powerful. Dilengkapi dengan cermin utama yang berdiameter 6,5 meter, ia akan menjadi teleskop terbesar yang pernah diterbangkan ke luar angkasa.

Berbeda dengan pendahulunya yang terkenal, Teleskop Antariksa Hubble, yang dirancang untuk mengumpulkan sinar ultraviolet yang terlihat dan tak terlihat pada sebuah objek angkasa, Teleskop Atariksa James Webb dioptimalkan untuk pengamatan dalam spektrum inframerah.

Fitur teknis utama pada James Webb tentunya adalah cermin yang sangat besar tadi, serta empat intrumen ilmiah khusus untuk pengamatan alam semesta jauh. Kombinasi fitur-fitur ini membuat James Webb bisa menghasilkan citra beresolusi tinggi yang belum pernah ada sebelumnya.

Ditambah lagi, sensitivitas dari sinar tampak pada panjang gelombang-jauh sampai inframerah-tengah membuat James Webb bisa digunakan untuk 2 tujuan utama; mempelajari kelahiran dan evolusi galaksi, serta mempelajari pembentukan bintang dan planet, tanpa terhalang debu kosmis yang tebal!

Sayangnya, masa pakai James Webb tidak akan lebih lama dari Hubble. Berkat serangkaian misi perbaikan di orbit rendah Bumi, Hubble kini telah mendekati dekade keempat masa operasionalnya, masa pakai yang sangat lama tersebut telah membuatnya menjadi alat pengamatan ilmiah paling produktif dan revolusioner dalam sejarah umat manusia.

James Webb sendiri akan ditempatkan di lokasi yang lebih jauh dari Bumi, bahkan melewati orbit Bulan, yakni di L2 (titik langrangian 2). Titik tersebut sering dijuluki sebagai "tempat parkir" wahana antariksa. Setiap wahana antariksa yang ditempatkan di L2 bakal tetap berada segaris dengan Bumi dan Matahari.

Dengan kata lain, James Webb akan bergerak mengitari Matahari bersama Bumi. Hal ini dimaksudkan agar panel surya James Webb secara terus menerus menghadap ke Matahari, sehingga ia bisa bertahan dan terus aktif selama kurang lebih 5 tahun. Karena jaraknya yang jauh ini, James Webb kemungkinan tidak akan mendapatkan serangkaian misi perbaikan untuk penambahan masa pakai nantinya.

Letak James Webb di L2. Kredit: NASA
"James Webb memiliki masa pakai yang terbatas, jadi kami perlu sebaik mungkin dalam merangkai tugas-tugas apa saja untuk James Webb agar penemuan saintifik darinya dapat berjalan terencana," kata Ken Sembach, direktur Space Telescope Science Institute (STScI).

Ratusan peneliti yang telah menghabiskan puluhan tahun mengembangkan perangkat keras dan perangkat lunak James Webb akan menjadi orang-orang pertama yang berkesempatan melakukan penelitian dan pengamatan dengan teleskop besar tersebut.

Setiap peneliti akan diberikan porsi kecil, namun signifikan, untuk menggunakan James Webb dari total maka pakainya yang terbatas. Sebagian besar porsi pengamatan tersebut akan diberikan pada tahun pertama operasional James Webb (yang disebut "Siklus 1").

Para peneliti yang mendapatkan kesempatan pertama ini diharapkan dapat menghasilkan beberapa penemuan paling transformatif dan revolusioner dengan James Webb.

Perbandingan James Webb dengan Hubble. Kredit: NASA

Mengamati Era Kegelapan Kosmis

Para astronom belakangan ini telah mulai memanfaatkan Hubble dan teleskop antariksa lainnya untuk membuat pratinjau tentang apa yang dapat diamati oleh James Webb, yakni dengan menatap ke beberapa gugus galaksi terbesar di alam semesta dalam sebuah proyek yang disebut "Frontier Fields".

Gugus-gugus galaksi ini begitu besar sehingga gravitasi mereka membengkokkan ruang di sekitarnya, membentuk lensa gravitasi raksasa yang dapat memperkuat dan memperbesar cahaya samar dari galaksi-galaksi yang berjarak lebih jauh di belakangnya, membuat para astronom bisa "mengintip" ke masa-masa alam semesta saat masih kurang dari satu miliar tahun setelah big bang.

Dengan kata lain, galaksi-galaksi tersebut merupakan galaksi tertua di alam semesta, mereka berada di dalam "Era Kegelapan" kosmis, era di mana alam semesta masih terlalu panas dan padat bagi bintang-bintang untuk terbentuk.

Walaupun sudah memanfaatkan lensa gravitasi seukuran gugus galaksi, Hubble hanya dapat melihat galaksi-galaksi dari era kegelapan kosmis ini sebagai noda redup. Nah, di sinilah nantinya peran James Webb. Dengan teknologi yang lebih baik, ia akan dapat mempelajari masa-masa kegelapan kosmis ini dengan detail tinggi, sehingga memudahkan para astronom untuk mempelajari evolusi galaksi.

Misi pengamatan era kegelapan kosmis tersebut akan menjadi salah satu program pengamatan pertama yang dilakukan dengan James Webb. Misi ini akan diakomodir oleh astronom Tommaso Treu dan rekan-rekannya dari Universitas California, AS.

Treu dan rekan-rekannya akan mengamati gugus galaksi Abell 2744 sebagai lensa gravitasi untuk melihat apa yang berada di luar batas pandangan Hubble. "Dengan pengamatan James Webb ini, nantinya kita dapat melihat segala sesuatu mulai dari galaksi pertama, sampai apa yang kita sebut sebagai 'puncak pembentukan bintang'," kata Treu.

"Kita akan mengamati bagaimana kondisi alam semesta beberapa miliar tahun setelah big bang, ketika galaksi-galaksi pertama di alam semesta membentuk bintang-bintang pertama maupun elemen berat pada tingkat yang ekstrem."

Gugus galaksi Abell 2744 dalam pandangan Hubble. Kredit: ESA/Hubble, NASA
Sementara Treu dan timnya akan menggunakan lensa gravitasi untuk mengamati alam semesta awal, pengamatan lain yang bakal dipimpin oleh astronom Steve Finkelstein dan rekan-rekannya dari Universitas Texas, AS akan menggunakan James Webb untuk mengamati sepetak area langit yang berisi 50 galaksi kuno.

Penelitian Finkelstein dan timnya ini bakal membantu mengungkap efisiensi pembentukan bintang di alam semesta awal, dan bisa menghitung dengan tepat seberapa jauh Teleskop Antariksa James Webb dapat melihat kembali ke masa lalu alam semesta.

Memetakan dan Memotret Planet Asing

James Webb rupanya tidak hanya dirancang untuk mempelajari galaksi yang jauh, teleskop antariksa ini juga akan digunakan untuk menengok planet tetangga. Salah satu program pengamatan pertama dengan James Webb direncanakan akan menatap ke dalam jantung sistem bintang terdekat tata surya kita untuk menemukan tanda-tanda molekul organik dan material kehidupan asing lainnya di sana.

Misi yang sama namun berbeda instansi akan mencari uap air yang dari samudra bawah permukaan bulan-bulan yang dingin milik Jupiter. Tapi bagi banyak astronom di dunia, hasil penelitian James Webb yang paling dinanti adalah terkait dengan planet ekstrasurya.

Ketika pembangunan James Webb pertama kali digagas, belum ada planet ekstrasurya yang ditemukan. Namun kini, sudah ada ribuan planet asing yang mengisi katalog astronomi. Sebagian besar penemuan planet asing tersebut berasal dari satu misi, yaitu Teleskop Antariksa Kepler, yang menemukan ribuan planet dengan metode transit, meneliti bayangan planet saat melintasi wajah bintang induknya.

Walaupun penemuan dengan Kepler menawarkan informasi luas tentang ukuran, massa, dan orbit planet-planet asing yang ditemukannya, Kepler masih belum mampu untuk meneliti iklim, cuaca, dan bahkan atmosfer planet-planet asing tersebut.

Di sinilah James Webb kembali dinanti. Walaupun ia tidak akan bisa menjepret gambar planet asing sejelas satelit DSCOVR memotret Bumi, namun instrumentasi optiknya yang berteknologi tinggi akan bisa membantu para astronom untuk memindai kondisi iklim, cuaca, dan atmosfer planet asing.

Transit Venus 2012. Kepler menemukan planet asing dengan metode seperti ini. Kredit: JAXA, Lockhead Martin
Tidak seperti Kepler, yang hanya mensurvei bidang pandang tunggal untuk mencari transit planet, James Webb dapat memperbesar pandangannya untuk meneliti lebih dalam. Para astronom bisa menggunakan James Webb untuk mendeteksi uap air, metana, karbon dioksida, dan gas lainnya di beberapa atmosfer teratas planet-planet asing yang diamatinya.

"James Webb akan menjadi instrumen yang hebat untuk mempelajari planet ekstrasurya," kata ilmuwan proyek Kepler, Natalie Batalha, seorang astronom di Pusat Penelitian NASA Ames. Ia mendapatkan jatah 80 jam untuk menggunakan James Webb dalam penelitian planet ekstrasurya.

Batalha dan timnya telah memiliki rencana misi saat nantinya berkesempatan menggunakan James Webb. Mereka akan mengamati dua planet seukuran Jupiter, WASP-39 b dan WASP-43 b,  untuk mengumpulkan data sebanyak mungkin dari pola pergeseran cahaya bintang dan bayangan planet-planet tersebut.

Mereka akan meneliti atmosfer planet-planet asing raksasa tersebut untuk nantinya memberikan hasil penelitian berupa pedoman dalam mengamati planet-planet yang lebih kecil.

Selama ini, mengambil gambar planet asing di luar tata surya kita adalah sebuah tantangan yang besar. Bahkan planet terbesar dan tercerah pun nyaris tak kentara dalam hasil pengamatan karena adanya silau cahaya dari bintang induknya.

Dengan cermin dan instrumen ilmiah berteknologi tinggi James Webb, pengamatan yang menggunakan spektrum inframerah akan menjadikannya alat yang hebat untuk tugas mengambil gambar planet asing.

Namun, karena James Webb tidak akan dilengkapi koronagraf yang akan menghalangi cahaya dari bintang induk, pengoperasian James Webb mungkin akan butuh sedikit kerja keras untuk mengambil gambar planet yang berukuran lebih kecil dari Saturnus. Akan tetapi, bagaimanapun, James Webb bakal membantu membuka jalan bagi pencitraan planet di masa depan yang lebih mumpuni.

Menarik ditunggu kiprah James Webb untuk kemajuan umat manusia.

BERIKAN KOMENTAR ()