A csillagászok szerte a világon izgatottan várják az új tudomány lehetőségét amint elkészül a James Webb Űrteleszkóp, a világ legerősebb űrteleszkópja üzembe helyezés. A távcső 2021. december 25-i felbocsátása óta a hardver a végső konfigurációba bontotta ki, elérte végső pályáját a Nap körül, és befejezte a tükreinek az elsődleges kamerához való igazítását, de még mindig vannak olyan lépések, mint a műszerek kalibrálása, mielőtt készen állna tudományos felhasználás.
Tartalom
- Egy egész rendszer, amelyet felfedezni kell
- Betekintés az infravörösbe
- Webb korlátainak tesztelése
- Miért ad ilyen kihívást a Jupiter?
- A bolygók tanulmányozása a Naprendszerünkben és azon túl
Amint az üzembe helyezési szakasz befejeződik, amely ezen a nyáron fejeződik be, megkezdődnek a tudományos megfigyelések. És itt válnak izgalmassá a dolgok, mivel a teleszkóp nagy érzékenysége és infravörös képességei lehetővé teszik rendkívül távoli objektumok megfigyelése, még halványabbak is, mint a jelenlegi űrtávcsövek, például Hubble. A csillagászati megfigyelések új korszakát nyitja meg, és segíthet olyan témák vizsgálatában, mint pl széleskörű, hogy hogyan alakultak ki az első galaxisok, és hogy más csillagrendszerek bolygóinak van-e légköre vagy nem.
Tizenhárom projektet választottak ki e vadonatúj távcső képességeinek tesztelésére a működés első öt hónapjában. műveletek, és ahogy elképzelhető, a verseny, hogy mely projektek kapjanak első ízben az új eszközt vad.
Összefüggő
- Tekintse meg a lenyűgöző képet, amelyet James Webb készített, hogy megünnepelje első születésnapját
- Egy galaxis, két nézet: nézze meg a Hubble és a Webb képeinek összehasonlítását
- A Szaturnusz, amilyennek még soha nem láttad, Webb távcsővel rögzítették
A legtöbb 13 kiválasztott projekt távoli objektumokat, például fekete lyukakat vagy távoli galaxisokat fog nézni. De egy projekt közelebb fog mutatkozni az otthonunkhoz – a Jupiternél, közvetlenül a kozmikus kertünkben.
Ajánlott videók
Megtudni, mit remélnek felfedezni a kutatók erről a nagy, gyönyörű gázóriásról, és megtudni, miért ilyen viszonylag közeli célpont egy ilyen erős távcső tesztelésére használják, beszélgettünk a Berkeley csillagászával, Imke de Paterrel, a Jupiter-megfigyelés vezetőjével. csapat.
Egy egész rendszer, amelyet felfedezni kell
A távoli exobolygókhoz vagy akár a naprendszerünk távolabbi jégóriás bolygóihoz képest a csillagászok sokat tudnak a Jupiterről. Rengeteg adatunk van a bolygóról a földi teleszkópok megfigyeléseinek és a Galileo-hoz hasonló küldetéseknek köszönhetően, amelyek 2003-ig keringtek a bolygó körül, és Juno ami most is ott kering.
De ahogy az a tudomány esetében lenni szokott, minden, a bolygóról kapott adat több kérdést vethet fel. „Számos űrhajóval voltunk ott, és megfigyeltük a bolygót Hubble-lel és sok földi teleszkóppal az elektromágneses spektrum hullámhosszain. (az UV-sugárzástól a méteres hullámhosszig), így rengeteget tanultunk magáról a Jupiterről, légköréről, belsejéről, holdjairól és gyűrűiről” – mondta de. Apa. „De minden alkalommal, amikor többet tanul, vannak dolgok, amelyeket még nem ért – így mindig több adatra van szüksége.”
A Jupiterrel kapcsolatban felmerülő legnagyobb nyitott kérdések némelyike rá vonatkozik légkör, mint például a hő mozgása a légkör rétegei között, és a légkör és a magnetoszféra kölcsönhatása.
De a csoport nem csak magát a Jupitert nézi majd, hanem olyan részleteket csiszol ki, mint a Nagy Vörös Folt (egy olyan hatalmas vihar hogy elég nagy foltnak tekinthető ahhoz, hogy elnyelje az egész Földet) és a bolygó déli pólusának (a sajátosságaival auroras). Megvizsgálják az egész Jovi-rendszert is, beleértve a bolygó halvány gyűrűit és holdjait, beleértve az Iót és a Ganümédest.
E célpontok mindegyike önmagában is érdekes – például az Io a Naprendszer vulkanikusan legaktívabb helye, és a Ganümédesz az egyetlen hold, amelyről ismert, hogy saját magnetoszférát termel. Egészében véve a Jovian rendszer ideális hely Webb képességeinek korlátainak tesztelésére.
Betekintés az infravörösbe
E bonyolult témák megismerésének elősegítése érdekében de Pater csoportja James Webb infravörös képességeit használja ki, amelyek lehetővé teszik a kutatók számára, hogy mélyebbre tekintsenek a bolygó légkörében.
Ezek a képességek lehetővé teszik az atmoszféra tanulmányozását azon túlmenően, mint ami a látható fény hullámhosszában lenne lehetséges. „A látható hullámhossz-tartományban alapvetően felhőket látunk” – magyarázta. „Infravörös hullámhosszon a felhők felett és a felhők alatt is lehet szondázni, a hullámhossztól függően. Különböző hullámhosszakon a légkör átlátszatlanságától függően különböző magasságokat láthatunk atmoszféra (azaz mennyi „fény” nyelődik el az adott hullámhosszon, meghatározza, hogy milyen mélyre tekinthetünk be a bolygó)."
Ebben a kutatásban különösen hasznosak lesznek a közép-infravörös hullámhosszok, amelyek Webb MIRI vagy Mid-Infrared Instrument segítségével tekinthetők meg.
"A legnagyobb előny a középső infravörös hullámhosszon van" - magyarázta de Pater. „Egyes hullámhosszakon megfigyelhetünk a földről, de a Föld légköre annyira turbulens, hogy amit a földön kapunk, nem tudjuk nagyon jól kalibrálni a megfigyeléseket.” Ez több bizonytalanságot jelent a adat; olyan probléma, amelyet súlyosbít a Földön lévő infravörös háttérsugárzás.
De egy olyan űrtávcsővel, mint a James Webb, nincs légkör és kevesebb háttérsugárzás akadályozva, és ez azt jelenti, hogy az összegyűjtött adatok sokkal pontosabbak lesznek. Ezenkívül a Webb kivételes stabilitást kínál, ami azt jelenti, hogy a térben való elhelyezkedésének köszönhetően képes a célpontra mutatni, és nem inog. Mindez azt jelenti, hogy az eddigi legpontosabb adatokat gyűjtheti a Jupiterről.
Webb korlátainak tesztelése
A James Webb felhasználására vonatkozó javaslatok értékelésekor de Pater magyarázta, a bizottság döntése mellett melyik projektet kellett megvalósítani először, hogy megismerjék a csillagászati közösség elképzeléseit arról, hogy mire képes a távcső csináld. "Tehát tényleg olyan projekteket kerestek, amelyek a JWST-t a határokig feszegették" - mondta. "Ez az, amit a projektünk csinál."
Webb mind a négy műszerét különböző kombinációkban fogják használni a rendszer különböző célpontjaihoz, hogy kiválasszák a különböző jellemzőket, például vulkánokat, gyűrűket és a bolygó légkörének rétegeit.
A terv az volt, hogy megfigyeljék a Jupitert, a gyűrűit, valamint az Io és a Ganümédész holdjait, de néhány évvel a csapat benyújtása után. javaslatukban egy váratlan probléma merült fel – a teleszkóp valójában túl érzékeny volt a tervezett munkához Jupiter. "A teleszkóp sokkal érzékenyebb volt, mint amire számítottak, ezért számos megfigyelésenket meg kellett változtatnunk a Jupiteren – és magán a Jupiteren kevesebbet tehetünk, mint azt eredetileg vártuk."
A csapat azonban továbbra is tudta, hogy értékes adatokhoz juthatnak, és megtalálhatják a kívánt munka elvégzésének módját. Módosítottak olyan tényezőket, mint például, hogy milyen szűrőket fognak használni, és kisebb látómezőket vizsgáltak.
Miért ad ilyen kihívást a Jupiter?
Az az elképzelés, hogy a teleszkóp túl érzékeny, ellentmondásosnak tűnhet. De képzeld el úgy, mintha fényképeznél, miközben a nappal szembe nézel: minden szín kifúj, így minden fehérnek és kimosottnak tűnik, és nehéz látni a részleteket. A napból érkező fény túl erős, ami túlexponált képet eredményez.
Ugyanez történik a csillagászati testek tanulmányozása során. A bolygók nem bocsátanak ki sok fényt a csillagokhoz képest, mivel nem saját fényt állítanak elő, hanem csak visszaverik a csillagaik fényét. Ezáltal a bolygók sokkal halványabbak, mint a csillagok összességében. De ha apró részleteket néz, vagy még kisebb testeket, például holdakat, vagy finom részleteket, például gyűrűket keres, akkor a bolygó fénye tükröződést kelthet az Ön által gyűjtött adatokban.
Ez a nagy kihívás, amikor Webb-t használunk a Jupiter holdjainak vagy gyűrűinek tanulmányozására: Próbáljuk megengedni a bolygó fényét, hogy ezek a kis tárgyak részletesen láthatóak legyenek. A Jupiter az egyik legfényesebb objektum az égbolton, így ez nem könnyű feladat.
Szerencsére a csillagászoknak sok tapasztalatuk van a bolygógyűrűk megfigyelésében más eszközökkel, például a Hubble-űrtávcsővel. „Tehát ezt a tudást használjuk a JWST megfigyelésekhez” – magyarázta de Pater. A csapat különböző „gurulási szögekben” fogja megfigyelni a gyűrűket, ami azt jelenti, hogy a gyűrűk kissé eltérő irányban helyezkednek el az érzékelőn. A gyűrűket különböző szögekből megfigyelve láthatják, hogyan esik a gyűrűkre a bolygóról szórt fény. Ezután ez a fény levonható, és csak a gyűrűk fénye marad meg.
A bolygók tanulmányozása a Naprendszerünkben és azon túl
Webb használata a Jupiter tanulmányozására nem csak egy módja annak, hogy teszteljük ennek a vadonatúj távcsőnek a határait. A saját Naprendszerünk bolygóinak tanulmányozása segíthet a Naprendszerünkön kívüli bolygók, úgynevezett exobolygók megértésében is.
Az exobolygótudomány egyik nagy célja napjainkban, hogy túllépjen egy bolygó azonosításán és becslésén méretét vagy tömegét, és annak teljesebb megértését annak megvizsgálásával, hogy rendelkezik-e légkör.
De ahhoz, hogy megértsük a távoli rendszerek bolygóit, segít megérteni a saját bolygóinkat. Webb távoli gázóriások légkörét vizsgálja majd, amit aztán összehasonlíthatunk azzal, amit a Jupiter és a Szaturnusz atmoszférájáról tudunk.
Továbbá, Webb segítségével a Jupiter tanulmányozására, de Pater csapata olyan eszközöket fog kifejleszteni, amelyeket a csillagász közösségben mások is használhatnak más bolygók tanulmányozására a naprendszerünket, és bepillantást engedhetsz abba, amit Webb felfedezhet róluk – beleértve az érdekes és ritkán tanulmányozott Uránusz és a távoli bolygókat. Neptun.
„Csapatunk olyan szoftvert fog fejleszteni, amely használható a Jovian rendszerhez, de a Szaturnusz rendszerhez, az Uránuszhoz és a Neptunuszhoz is. És meg tudjuk mutatni az embereknek, mire számíthatnak a megfigyeléseink alapján” – mondta de Pater. "Ebből a szempontból mindenképpen útkereső."
Szerkesztői ajánlások
- Ezért gondolják a tudósok, hogy az élet virágozhatott a „pokolbolygó” Vénuszon
- Nagyítson rá a lenyűgöző James Webb képre, és lásson egy 13,4 milliárd évvel ezelőtt keletkezett galaxist
- James Webb felfedezi a valaha felfedezett legtávolabbi aktív szupermasszív fekete lyukat
- James Webb nyomokat fedez fel az univerzum nagyszabású szerkezetére
- James Webb fontos molekulát észlel a lenyűgöző Orion-ködben
