Από τότε που σχεδιάστηκε για πρώτη φορά το έργο, οι επιστήμονες περιμένουν με ανυπομονησία την ημέρα που το Διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) θα φτάσει στο διάστημα. Ως ο προγραμματισμένος διάδοχος του Χαμπλ, το JWST θα χρησιμοποιήσει τις ισχυρές δυνατότητες απεικόνισης υπέρυθρης ακτινοβολίας για να μελετήσει μερικά από τα πιο απομακρυσμένα αντικείμενα στο Σύμπαν (όπως ο σχηματισμός των πρώτων γαλαξιών) και να μελετήσει εξωηλιακούς πλανήτες γύρω από κοντινά αστέρια.
Ωστόσο, υπήρξαν πολλές εικασίες και συζητήθηκαν για τους στόχους που θα είναι οι πρώτοι του JWST. Ευτυχώς, μετά από τη σύσταση της επιτροπής κατανομής χρόνου και μια εμπεριστατωμένη τεχνική ανασκόπηση, το Ινστιτούτο Διαστημικού Τηλεσκοπίου (STScI) ανακοίνωσε πρόσφατα ότι επέλεξε δεκατρία επιστημονικά προγράμματα «πρόωρης απελευθέρωσης», τα οποία η JWST θα περάσει τους πρώτους πέντε μήνες της στη μελέτη υπηρεσιών. .
Ως μέρος του Προγράμματος Επιστημονικής Πρόωρης Έκδοσης του Διευθυντή της JWST (DD-ERS), αυτοί οι δεκατρείς στόχοι επιλέχθηκαν με μια αυστηρή διαδικασία αξιολόγησης από ομοτίμους. Αυτό περιελάμβανε 253 ερευνητές από 18 κομητείες και 106 επιστημονικά ιδρύματα που επέλεξαν από περισσότερες από 100 προτάσεις. Σε κάθε πρόγραμμα έχει διατεθεί 500 ώρες χρόνου παρατήρησης, μόλις λήξει η περίοδος λειτουργίας των 6 μηνών.
Όπως δήλωσε ο Ken Sembach, διευθυντής του Επιστημονικού Ινστιτούτου Διαστημικού Τηλεσκοπίου (STScI) σε δήλωση τύπου του ESA:
“Μας εντυπωσίασε η υψηλή ποιότητα των προτάσεων που ελήφθησαν. Αυτά τα προγράμματα όχι μόνο θα δημιουργήσουν σπουδαία επιστήμη, αλλά θα είναι επίσης ένας μοναδικός πόρος για την επίδειξη των ερευνητικών δυνατοτήτων αυτού του εξαιρετικού παρατηρητηρίου στην παγκόσμια επιστημονική κοινότητα… Θέλουμε η ερευνητική κοινότητα να είναι όσο το δυνατόν νωρίτερα επιστημονικά παραγωγική, γι 'αυτό και είμαι πολύ χαρούμενος που μπορώ να αφιερώσω σχεδόν 500 ώρες διακριτικής ευχέρειας σκηνοθέτη σε αυτές τις επιστημονικές παρατηρήσεις πρώιμης κυκλοφορίας.”
Κάθε πρόγραμμα θα βασιστεί στη σουίτα τεσσάρων επιστημονικών οργάνων του JWST, τα οποία έχουν συνεισφέρει η NASA, η Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος (ESA) και η Καναδική Υπηρεσία Διαστήματος (CSA). Αυτά περιλαμβάνουν το Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) και το Mid-Infrared Instrument (MIRI) που αναπτύχθηκε από την ESA, καθώς και το Near-Infrared Camera (NIRCam) που αναπτύχθηκε από τη NASA και το STScI και το Near-Infrared Imager και Slitless Spectrograph (NIRISS) που αναπτύχθηκε από την CSA.
Τα δεκατρία προγράμματα που επιλέχθηκαν περιλαμβάνουν το "Through the look GLASS", το οποίο θα βασιστεί στην εμπειρία της αστρονομικής κοινότητας στη χρήση Χαμπλ για τη διεξαγωγή φασματοσκοπίας χωρίς σχισμές και προηγούμενων ερευνών για τη συλλογή δεδομένων σχετικά με τον σχηματισμό γαλαξιών και το διαγαλαξιακό μέσο, από τις πρώτες εποχές του Σύμπαντος έως σήμερα. Ο κύριος ερευνητής (PI) για αυτό το πρόγραμμα είναι ο Tommaso Treu του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια Λος Άντζελες.
Ένα άλλο είναι το πρόγραμμα Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS), το οποίο θα πραγματοποιήσει αλληλεπικαλυπτόμενες παρατηρήσεις για να δημιουργήσει μια συντονισμένη εξωγαλακτική έρευνα. Αυτή η έρευνα αποσκοπεί να επιτρέψει στους αστρονόμους να δουν το πρώτο ορατό φως του Σύμπαντος (περίπου 240.000 έως 300.000 χρόνια μετά το Big Bang), καθώς και πληροφορίες από την εποχή του Reionization (περίπου 150 εκατομμύρια έως 1 δισεκατομμύριο χρόνια μετά το Big Bang) και την περίοδο που σχηματίστηκαν οι πρώτοι γαλαξίες. Το PI για αυτό το πρόγραμμα είναι ο Steven Finkelstein του Πανεπιστημίου του Τέξας στο Ώστιν.
Στη συνέχεια υπάρχει το Πρόγραμμα Επιστημονικής Πρόωρης Έκδοσης της Κοινότητας Transiting Exoplanet, το οποίο θα βασιστεί στις εργασίες του Hubble, Spitzer, και Κέπλερ διαστημικά τηλεσκόπια πραγματοποιώντας έρευνες εξωπλανήτη. Όπως και οι προκάτοχοί του, αυτό θα αποτελείται από την παρακολούθηση αστεριών για περιοδικές πτώσεις στη φωτεινότητα που προκαλούνται από πλανήτες που περνούν μεταξύ τους και του παρατηρητή (γνωστός και ως Transit Photometry).
Ωστόσο, σε σύγκριση με προηγούμενες αποστολές, το JWST θα είναι σε θέση να μελετήσει διαμετακόμιση πλανήτες με άνευ προηγουμένου λεπτομέρεια, η οποία αναμένεται να αποκαλύψει όγκους για τις αντίστοιχες ατμοσφαιρικές συνθέσεις, δομές και δυναμική τους. Αυτό το πρόγραμμα, για το οποίο το PI είναι Imke de Pater από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Μπέρκλεϋ, αναμένεται επομένως να φέρει επανάσταση στην κατανόηση των πλανητών, του σχηματισμού πλανητών και της προέλευσης της ζωής.
Επίσης, επικεντρώθηκε στη μελέτη των εξωπλανητών είναι το πρόγραμμα Υψηλής Αντίθεσης των Εξωπλανητών και Εξωπλανητικών Συστημάτων, το οποίο θα επικεντρωθεί σε πλανήτες που απεικονίζονται άμεσα και σε δίσκους συντριμμιών. Για άλλη μια φορά, ο στόχος είναι η χρήση των βελτιωμένων δυνατοτήτων του JWST για την παροχή λεπτομερών αναλύσεων σχετικά με την ατμοσφαιρική δομή και τις συνθέσεις των εξωπλανητών, καθώς και τις ιδιότητες σωματιδίων νέφους των δίσκων συντριμμιών.
Αλλά φυσικά, δεν είναι όλα τα προγράμματα αφιερωμένα στη μελέτη πραγμάτων πέρα από το Ηλιακό μας Σύστημα, όπως αποδεικνύεται από το πρόγραμμα που θα επικεντρωθεί στον Δία και το Γιοβικό Σύστημα. Προσθήκη στην έρευνα που πραγματοποιήθηκε από το Γαλιλαίος και Ήρα αποστολές, το JWST θα χρησιμοποιήσει τη σουίτα οργάνων για να χαρακτηρίσει και να παράγει χάρτες των επιπέδων σύννεφων, ανέμων, σύνθεσης, ακουστικής δραστηριότητας και δομής θερμοκρασίας του Δία.
Αυτό το πρόγραμμα θα επικεντρωθεί επίσης σε μερικά από τα μεγαλύτερα φεγγάρια του Δία (γνωστός και ως «τα φεγγάρια Galilean») και τη δομή του δακτυλίου του πλανήτη. Τα δεδομένα που λαμβάνονται από το JWST θα χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή χαρτών της ατμόσφαιρας και της ηφαιστειακής επιφάνειας του Io, της αδύναμης ατμόσφαιρας του Ganymede, παρέχουν περιορισμούς στη θερμική και ατμοσφαιρική δομή αυτών των φεγγαριών και θα αναζητήσουν λοφία στις επιφάνειές τους. Όπως ο Alvaro Giménez, Διευθυντής Επιστημών του ESA, δήλωσε:
«Είναι συναρπαστικό να βλέπουμε τη δέσμευση της αστρονομικής κοινότητας στο σχεδιασμό και την πρόταση ποια θα είναι τα πρώτα επιστημονικά προγράμματα για το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb. Το Webb θα φέρει επανάσταση στην κατανόηση του Σύμπαντος και τα αποτελέσματα που θα προκύψουν από αυτές τις πρώτες παρατηρήσεις θα σηματοδοτήσουν την αρχή μιας συναρπαστικής νέας περιπέτειας στην αστρονομία. "
Κατά τη διάρκεια της αποστολής του, η οποία θα διαρκέσει τουλάχιστον πέντε χρόνια (χωρίς επεκτάσεις), το JWST θα ασχοληθεί επίσης με πολλά άλλα βασικά θέματα στη σύγχρονη αστρονομία, εξετάζοντας το Σύμπαν πέρα από τα όρια αυτού που ο Χάμπλ ήταν σε θέση να δει. Θα βασιστεί επίσης σε παρατηρήσεις του Hubble, εξετάζοντας τους γαλαξίες των οποίων το φως έχει απλωθεί σε υπέρυθρα μήκη κύματος από την επέκταση του χώρου.
Πέρα από το ότι κοιτάζει πιο πίσω στο παρελθόν για να καταγράψει την κοσμική εξέλιξη, ο Webb θα εξετάσει επίσης τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες (SMBH) που βρίσκονται στα κέντρα των πιο μαζικών γαλαξιών - με σκοπό τη λήψη ακριβών μαζικών εκτιμήσεων. Τελευταίο, αλλά όχι λιγότερο σημαντικό, το Webb θα επικεντρωθεί στη γέννηση νέων αστεριών και των πλανητών τους, αρχικά εστιάζοντας σε κόσμους μεγέθους του Δία και στη συνέχεια μετατόπιση της εστίασης για τη μελέτη μικρότερων υπερ-Γη.
Ο John C. Mather, ο ανώτερος επιστήμονας του έργου για το JWST και ένας ανώτερος αστροφυσικός στο διαστημικό κέντρο πτήσης Goddard της NASA, εξέφρασαν επίσης ενθουσιασμό για τα επιλεγμένα προγράμματα. «Είμαι ενθουσιασμένος που βλέπω τη λίστα με τους πιο συναρπαστικούς στόχους των αστρονόμων για το τηλεσκόπιο Webb και είμαι εξαιρετικά πρόθυμος να δω τα αποτελέσματα», είπε. "Περιμένουμε απόλυτα να εκπλαγούμε από αυτό που βρίσκουμε."
Εδώ και χρόνια, οι αστρονόμοι και οι ερευνητές περιμένουν με ανυπομονησία την ημέρα που το JWST αρχίζει να συγκεντρώνει και να απελευθερώνει τις πρώτες του παρατηρήσεις. Με τόσες πολλές δυνατότητες και τόση αναμονή για να ανακαλυφθεί, η ανάπτυξη του τηλεσκοπίου (που έχει προγραμματιστεί για το 2019) είναι ένα συμβάν που δεν μπορεί να έρθει αρκετά σύντομα!
