James Webbi kosmoseteleskoop on nagu sajandi pidu, mida lükatakse edasi. Tänu oma keerukusele ja mõnele vibratsioonikatsetuste käigus avastatud anomaalsele lugemisele on selle teleskoobi lansseerimise kuupäeva mitu korda tagasi lükatud - selle eeldatavasti lastakse turule millalgi aastal 2021. Kuid arusaadavatel põhjustel on NASA endiselt pühendunud selle nägemisele missioon läbi.
Pärast kasutuselevõttu on JWST võimsaim töötav kosmoseteleskoop ja selle täiustatud mõõteriistakomplekt paljastab Universumi kohta asju, mida pole kunagi varem nähtud. Nende hulgas on päikesepoolsete planeetide atmosfäär, mis koosneb algselt gaasihiiglastest. Seda tehes täpsustab JWST elamiskõlblike planeetide otsimist ja hakkab lõpuks uurima mõnda potentsiaalset kandidaati.
JWST teeb seda koos Transit Exoplanet Survey Satellite (TESS) -ga, mis saadeti kosmosesse tagasi 2018. aasta aprillis. Nagu nimigi ütleb, otsib TESS planeete transiidimeetodi (ehk Transit Photometry) abil, kus tähti jälgitakse perioodiliste heleduse languste suhtes - põhjustajateks on nende ees vaatleja suhtes kulgev planeet.
Mõned Webbi esimestest vaatlustest viiakse läbi direktori valikulise varajase vabastamise teadusuuringute programmi kaudu - Webbi teaduse operatsioonikeskuses toimuva transiitplaneedi eksoplaneetide meeskonna kaudu. See meeskond plaanib läbi viia kolme erinevat tüüpi vaatlust, mis annavad uusi teaduslikke teadmisi ja paremat arusaamist Webbi teadusinstrumentidest.
Nagu selgitas NASA pressiteates Chicago mööduva eksoplaneedi projekti kaasuurija Jacob Bean Chicago ülikoolist:
„Meil on kaks peamist eesmärki. Esiteks tuleb võimalikult kiiresti Webbist astronoomilisele kogukonnale edastada eksoplaneedi andmebaasid. Teine on teha suuri teadusi, et astronoomid ja üldsus näeksid, kui võimas see observatoorium on. ”
Nagu lisas projekti uurija NASA Amesi uurimiskeskuse Natalie Batalha:
"Meie meeskonna eesmärk on pakkuda astronoomilisele kogukonnale kriitilisi teadmisi ja teadmisi, mis aitavad kiirendada eksoplaneetide uurimist ja kasutada Webbit kõige paremini piiratud aja jooksul, mis meil on."
Nende esimeseks vaatluseks on JWST vastutab planeedi atmosfääri iseloomustamise eest, uurides seda läbivat valgust. See juhtub siis, kui planeet jõuab tähe ette ja valguse neeldumise viis erinevatel lainepikkustel annab vihjeid atmosfääri keemilise koostise kohta. Kahjuks pole olemasolevatel kosmoseteleskoopidel olnud vajalikku eraldusvõimet, et skaneerida midagi väiksemat kui gaasigigant.
JWST, uurib oma täiustatud infrapunainstrumentidega eksoplaneedi atmosfääri läbivat valgust, jagab selle vikerkaare spektriks ja järeldab seejärel atmosfääri koostist, lähtudes sellest, millised valguse lõigud puuduvad. Nendeks vaatlusteks valis projektimeeskond WASP-79b, Jupiteri suuruse eksoplaneedi, mis tiirleb ümber tähe Eridanuse tähtkujus, umbes 780 valgusaasta kaugusel Maast.
Meeskond loodab WASP-79b-s tuvastada ja mõõta vee, süsinikmonooksiidi ja süsinikdioksiidi arvukust, kuid loodab leida ka molekule, mida eksoplaneedi atmosfääris pole veel avastatud. Teiseks vaatluseks jälgib meeskond "kuuma Jupiteri" nimega WASP-43b - planeeti, mis tiirleb ümber oma tähe vähem kui 20 tunni jooksul.
Nagu kõik tähed lähedalt tiirlevad eksoplaneedid, on ka see gaasihiiglane loodete poolt lukustatud - kus üks külg on alati tähe poole suunatud. Kui planeet on tähe ees, näevad astronoomid ainult selle jahedamat tagakülge; kuid ringi liikudes tuleb kuum päev aeglaselt vaatesse. Vaadeldes seda planeeti kogu tema orbiidi vältel, saavad astronoomid neid muutusi (tuntud kui faasikõver) jälgida ja kasutada andmeid planeedi temperatuuri, pilvede ja atmosfääri keemia kaardistamiseks.
Need andmed võimaldavad neil proovida atmosfääri erineva sügavusega ja saada täiuslikuma pildi planeedi sisemisest struktuurist. Nagu Bean märkis:
„Oleme Hubble ja Spitzeriga selle planeedi jaoks juba dramaatilisi ja ootamatuid variatsioone näinud. Webbi abil paljastame need variatsioonid oluliselt üksikasjalikumalt, et mõista vastutustundlikke füüsilisi protsesse. ”
Kolmandaks vaatluseks proovib meeskond vahetult läbitavat planeeti jälgida. See on väga keeruline, nähes, kuidas tähe valgus on palju heledam ja seetõttu varjab planeedi atmosfäärist peegelduv nõrk valgus. Üks meetod selle lahendamiseks on tähelt tuleva valguse mõõtmine, kui planeet on nähtav, ja uuesti, kui see tähe taha kaob.
Kahe mõõtmise võrdlemisel saavad astronoomid arvutada, kui palju valgust tuleb ainuüksi planeedilt. See tehnika töötab kõige paremini väga kuumade planeetide korral, mis helendavad eredalt infrapunavalguses, mistõttu valisid nad selle vaatluse jaoks WASP-18b - kuuma Jupiteri, mille temperatuur saavutab umbes 2900 K (2627 ° C; 4800 ° F). Selle protsessi käigus loodavad nad kindlaks teha planeedi lämmatava stratosfääri koostise.
Lõpuks aitavad need vaatlused kontrollida JWST võimeid ja kalibreerida selle instrumente. Lõppeesmärk on uurida potentsiaalselt elamiskõlblike eksoplaneetide atmosfääre, mis sel juhul hõlmavad väikese massiga orbiidil tiirlevaid kiviseid (teise nimega “Maa-taolisi”) planeete, tuhmimaid punaseid kääbustähti. Lisaks sellele, et punased kääbused on meie galaktikas kõige tavalisem täht, arvatakse see olevat ka kõige tõenäolisem koht Maa-sarnaste planeetide leidmiseks.
Nagu selgitas kosmoseteleskoobi teadusinstituudi teadur ja projekti kaasuurija Kevin Stevenson:
TESS peaks leidma enam kui tosina planeedi, mis tiirlevad punaste kääbuste asustatavates tsoonides, millest mõned võivad tegelikult asustatavad olla. Tahame teada saada, kas neil planeetidel on atmosfäär ja Webb on see, kes meile seda ütleb. Tulemused on pikk tee vastuse leidmiseks küsimusele, kas elule soodsad tingimused on meie galaktikas tavalised. ”
James Webbi kosmoseteleskoop on üks kord maailmas kasutusele võetud kosmoseteaduse peamisi vaatluskeskusi ning aitab astronoomidel lahendada meie päikesesüsteemi müsteeriume, uurida eksoplaneete ja uurida universumi kõige varasemaid perioode, et teha kindlaks, kuidas selle suuremahuline struktuur aja jooksul arenes. Sel põhjusel on arusaadav, miks NASA palub, et astronoomiline ringkond oleks kannatlik, kuni nad on kindlad, et see töötab edukalt.
Kui väljamakse pole midagi muud kui murrangulisi avastusi, on õiglane, kui oleme nõus ootama. Vahepeal vaadake kindlasti seda videot selle kohta, kuidas teadlased uurivad kosmoseteleskoobi teadusinstituudi viisil eksoplaneedi atmosfääri:
