ο Διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb είναι σαν το κόμμα του αιώνα που συνεχίζει να αναβάλλεται. Λόγω της απόλυτης πολυπλοκότητάς του και ορισμένων ανώμαλων μετρήσεων που εντοπίστηκαν κατά τη διάρκεια των δοκιμών δόνησης, η ημερομηνία εκτόξευσης αυτού του τηλεσκοπίου έχει ωθηθεί πολλές φορές - αναμένεται να ξεκινήσει κάποια στιγμή το 2021. Αλλά για προφανείς λόγους, η NASA παραμένει δεσμευμένη να το δει αυτό αποστολή μέσω.
Μόλις αναπτυχθεί, το JWST θα είναι το πιο ισχυρό διαστημικό τηλεσκόπιο σε λειτουργία και η προηγμένη σουίτα οργάνων θα αποκαλύψει πράγματα για το Σύμπαν που δεν έχουν ξαναδεί. Μεταξύ αυτών είναι η ατμόσφαιρα των ηλιακών πλανητών, οι οποίοι αρχικά θα αποτελούνται από γίγαντες φυσικού αερίου. Με αυτόν τον τρόπο, το JWST θα βελτιώσει την αναζήτηση για κατοικήσιμους πλανήτες και τελικά θα αρχίσει να εξετάζει μερικούς πιθανούς υποψηφίους.
Το JWST θα το κάνει αυτό σε συνδυασμό με το Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), το οποίο αναπτύχθηκε στο διάστημα τον Απρίλιο του 2018. Όπως υποδηλώνει το όνομα, το TESS θα αναζητά πλανήτες χρησιμοποιώντας τη Μέθοδο Διαμετακόμισης (γνωστός και ως Transit Photometry), όπου τα αστέρια παρακολουθούνται για περιοδικές πτώσεις στη φωτεινότητα - που προκαλούνται από έναν πλανήτη που περνά μπροστά τους σε σχέση με τον παρατηρητή.
Μερικές από τις πρώτες παρατηρήσεις του Webb θα διεξαχθούν μέσω του προγράμματος Διευθυντής Discretionary Early Release Science - μια ομάδα πλανητών εξωπλανήτη που διέρχεται στο κέντρο επιστημονικής λειτουργίας του Webb. Αυτή η ομάδα σχεδιάζει να πραγματοποιήσει τρεις διαφορετικούς τύπους παρατηρήσεων που θα παρέχουν νέες επιστημονικές γνώσεις και καλύτερη κατανόηση των επιστημονικών οργάνων του Webb.
Όπως εξήγησε ο Jacob Bean του Πανεπιστημίου του Σικάγο, συν-κύριος ερευνητής στο πρόγραμμα εξωπλανήτη που διέρχεται, σε ένα δελτίο τύπου της NASA:
«Έχουμε δύο βασικούς στόχους. Το πρώτο είναι η μετάβαση συνόλων δεδομένων εξωπλανητών από το Webb στην αστρονομική κοινότητα το συντομότερο δυνατό. Το δεύτερο είναι να κάνουμε σπουδαία επιστήμη έτσι ώστε οι αστρονόμοι και το κοινό να δουν πόσο ισχυρό είναι αυτό το παρατηρητήριο. "
Όπως πρόσθεσε η Natalie Batalha του NASA Ames Research Center, κύριος ερευνητής του έργου:
"Στόχος της ομάδας μας είναι να παράσχουμε κρίσιμες γνώσεις και γνώσεις στην αστρονομική κοινότητα που θα βοηθήσουν να καταλύσουν την έρευνα εξωπλανητών και να αξιοποιήσουμε καλύτερα το Webb στον περιορισμένο χρόνο που διαθέτουμε."
Για την πρώτη τους παρατήρηση, το JWST θα είναι υπεύθυνος για τον χαρακτηρισμό της ατμόσφαιρας ενός πλανήτη εξετάζοντας το φως που περνά μέσα από αυτόν. Αυτό συμβαίνει κάθε φορά που ένας πλανήτης διέρχεται μπροστά από ένα αστέρι και ο τρόπος με τον οποίο απορροφά το φως σε διαφορετικά μήκη κύματος παρέχει ενδείξεις για τη χημική σύνθεση της ατμόσφαιρας. Δυστυχώς, τα υπάρχοντα διαστημικά τηλεσκόπια δεν είχαν την απαραίτητη ανάλυση για να σαρώσουν κάτι μικρότερο από έναν γίγαντα αερίου.
ο JWST, με τα προηγμένα υπέρυθρα όργανα του, θα εξετάσει το φως που διέρχεται από τις ατμόσφαιρες του εξωπλανήτη, θα το χωρίσει σε ένα φάσμα ουράνιων τόξων και στη συνέχεια θα συμπεράνει τη σύνθεση της ατμόσφαιρας με βάση ποια τμήματα του φωτός λείπουν. Για αυτές τις παρατηρήσεις, η ομάδα του έργου επέλεξε το WASP-79b, έναν εξωπλανήτη μεγέθους Δία που περιστρέφεται γύρω από ένα αστέρι στον αστερισμό Eridanus, περίπου 780 έτη φωτός από τη Γη.
Η ομάδα αναμένει να εντοπίσει και να μετρήσει την αφθονία του νερού, του μονοξειδίου του άνθρακα και του διοξειδίου του άνθρακα στο WASP-79b, αλλά ελπίζει επίσης να βρει μόρια που δεν έχουν ακόμη ανιχνευθεί σε ατμόσφαιρες εξωπλανήτη. Για τη δεύτερη παρατήρησή τους, η ομάδα θα παρακολουθεί έναν «καυτό Δία» γνωστό ως WASP-43b, έναν πλανήτη που περιστρέφεται γύρω από το αστέρι του με περίοδο μικρότερη των 20 ωρών.
Όπως όλοι οι εξωπλανήτες που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τα αστέρια τους, αυτός ο γίγαντας αερίου είναι παλιρροιακός-κλειδωμένος - όπου η μία πλευρά βλέπει πάντα το αστέρι. Όταν ο πλανήτης βρίσκεται μπροστά από το αστέρι, οι αστρονόμοι μπορούν να δουν μόνο την πιο δροσερή πλευρά του. αλλά καθώς περιστρέφεται σε τροχιά, η καυτή πλευρά της ημέρας εμφανίζεται αργά. Παρατηρώντας αυτόν τον πλανήτη στο σύνολο της τροχιάς του, οι αστρονόμοι θα μπορούν να παρατηρήσουν αυτές τις παραλλαγές (γνωστές ως καμπύλη φάσης) και να χρησιμοποιήσουν τα δεδομένα για να χαρτογραφήσουν τη θερμοκρασία, τα σύννεφα και την ατμοσφαιρική χημεία του πλανήτη.
Αυτά τα δεδομένα θα τους επιτρέψουν να δοκιμάσουν την ατμόσφαιρα σε διαφορετικά βάθη και να αποκτήσουν μια πιο ολοκληρωμένη εικόνα της εσωτερικής δομής του πλανήτη. Όπως έδειξε ο Bean:
«Έχουμε ήδη δει δραματικές και απροσδόκητες παραλλαγές για αυτόν τον πλανήτη με τους Hubble και Spitzer. Με το Webb θα αποκαλύψουμε αυτές τις παραλλαγές με πολύ μεγαλύτερη λεπτομέρεια για να κατανοήσουμε τις φυσικές διαδικασίες που είναι υπεύθυνες. "
Για την τρίτη παρατήρησή τους, η ομάδα θα προσπαθήσει να παρατηρήσει έναν πλανήτη που διέρχεται άμεσα. Αυτό είναι πολύ προκλητικό, δεδομένου ότι το φως του αστεριού είναι πολύ πιο φωτεινό και συνεπώς αποκρύπτει το αμυδρά φως που ανακλάται από την ατμόσφαιρα του πλανήτη. Μια μέθοδος αντιμετώπισης αυτού είναι να μετρηθεί το φως που προέρχεται από ένα αστέρι όταν ο πλανήτης είναι ορατός και πάλι όταν εξαφανίζεται πίσω από το αστέρι.
Συγκρίνοντας τις δύο μετρήσεις, οι αστρονόμοι μπορούν να υπολογίσουν πόσο φως προέρχεται μόνο από τον πλανήτη. Αυτή η τεχνική λειτουργεί καλύτερα για πολύ ζεστούς πλανήτες που λάμπουν έντονα στο υπέρυθρο φως, γι 'αυτό επέλεξαν το WASP-18b για αυτήν την παρατήρηση - έναν ζεστό Δία που φτάνει σε θερμοκρασίες περίπου 2.900 K (2627 ° C; 4.800 ° F). Κατά τη διαδικασία, ελπίζουν να καθορίσουν τη σύνθεση της πρηστικής στρατόσφαιρας του πλανήτη.
Στο τέλος, αυτές οι παρατηρήσεις θα βοηθήσουν στη δοκιμή των ικανοτήτων του JWST και στη βαθμονόμηση των οργάνων του. Ο απώτερος στόχος θα είναι να εξετάσουμε την ατμόσφαιρα δυνητικά κατοικήσιμων εξωπλανητών, οι οποίοι στην περίπτωση αυτή θα περιλαμβάνουν βραχώδεις (γνωστούς και ως «γήιους») πλανήτες που περιστρέφονται σε χαμηλή μάζα, πιο αμυδρό κόκκινα νάνοι. Εκτός από το ότι είναι το πιο κοινό αστέρι στον γαλαξία μας, οι κόκκινοι νάνοι πιστεύεται επίσης ότι είναι το πιο πιθανό μέρος για να βρουν πλανήτες σαν τη Γη.
Όπως εξήγησε ο Kevin Stevenson, ερευνητής στο Ινστιτούτο Επιστήμης του Διαστημικού Τηλεσκοπίου και συν-κύριος ερευνητής του έργου:
«Το TESS θα πρέπει να εντοπίσει περισσότερους από δώδεκα πλανήτες σε τροχιά γύρω από τις κατοικήσιμες ζώνες των κόκκινων νάνων, μερικοί από τους οποίους θα μπορούσαν πραγματικά να κατοικήσουν. Θέλουμε να μάθουμε αν αυτοί οι πλανήτες έχουν ατμόσφαιρα και ο Webb θα είναι αυτός που θα μας πει. Τα αποτελέσματα θα συμβάλουν πολύ στην απάντηση στο ερώτημα αν οι συνθήκες που είναι ευνοϊκές για τη ζωή είναι κοινές στον γαλαξία μας. "
ο Διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb θα είναι το κορυφαίο παρατηρητήριο διαστημικής επιστήμης του κόσμου μόλις αναπτυχθεί και θα βοηθήσει τους αστρονόμους να λύσουν μυστήρια στο Ηλιακό μας Σύστημα, να μελετήσουν εξωπλανήτες και να παρατηρήσουν τις πρώτες περιόδους του Σύμπαντος για να προσδιορίσουν πώς εξελίχθηκε η μεγάλης κλίμακας δομή του με την πάροδο του χρόνου. Για αυτόν τον λόγο, είναι κατανοητό γιατί η NASA ζητά από την αστρονομική κοινότητα να είναι υπομονετική έως ότου είναι σίγουροι ότι θα αναπτυχθεί με επιτυχία.
Όταν η απόδοση δεν είναι τίποτα λιγότερο από πρωτοποριακές ανακαλύψεις, είναι δίκαιο να είμαστε πρόθυμοι να περιμένουμε. Εν τω μεταξύ, φροντίστε να δείτε αυτό το βίντεο σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο οι επιστήμονες μελετούν την ατμόσφαιρα εξωπλανήτη, με ευγένεια του Επιστημονικού Ινστιτούτου Διαστημικού Τηλεσκοπίου:
