Amikor az frissen indított James Webb űrteleszkóp Teljesen kibontakozik és elérhetővé válik, nem csak egy újabb eszköz lesz a csillagászok számára az univerzum felfedezéséhez. A legmodernebb spektroszkópiai technológiájával képes lesz bepillantani a világűr sötétjébe és minden eddiginél részletesebben láthatja a távoli objektumokat – sokkal jobban, mint elődje, a Hubble-űr Távcső. Forradalmasítani fogja az exobolygókkal kapcsolatos ismereteinket, és még abban is segíthet, hogy megtudjuk, honnan jöttünk, és az univerzum hol máshol lehet lakható.
Tartalom
- Óriási ugrás előre
- A Hubble 1980-as évekbeli technológiájának frissítése
- Exobolygók vizsgálata infravörös fény segítségével
- Megérteni, honnan jöttünk
- Vadászat a lakhatóságra
- Kinyúlni az ismeretlenbe
Hogy megértsük, hogyan segít a James Webb Űrteleszkóp a forgó kőgolyók tanulmányozásában több billió mérföldre (és miért akarják a csillagászok), két személlyel beszélgettünk. kutatók, akik James Webb-vel dolgoznak majd a telepítés után: Néstor Espinoza, az Űrteleszkóp Tudományos Intézet munkatársa és Antonella Nota, az Európai Űrügynökségtől (ESA).
Óriási ugrás előre
Az elmúlt években a kutatók olyan távcsövek segítségével azonosították a Naprendszerünkön kívüli bolygókat, mint a TESS (a Transiting Exoplanet Survey Satellite) vagy a Kepler űrtávcső. Képesek ránézni a legfényesebb csillagokra, és láthatják a fényességükben bekövetkező változásokat, amikor egy bolygó áthalad közöttünk és közöttünk, az úgynevezett tranzit módszer. Ez a tudományos megfigyelés lenyűgöző bravúrja, de nem árul el sokat arról, hogy milyenek ezek a bolygók – csak a hozzávetőleges méretük és esetenként tömegük.
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
Ha tudni akarjuk, milyen egy bolygó, van-e légköre? miből áll? felhők vannak az égen? van ott víz? - sokkal, de sokkal részletesebben kell megvizsgálnunk. Webb ezt fogja tenni, de ez egy hatalmas technikai kihívás. Ezért a NASA, az ESA és a Kanadai Űrügynökség (CSA) együtt dolgozik ezen a projekten.
„Web százszor érzékenyebb, mint a Hubble, és emiatt Webb képes lesz felfedni a a leghalványabb részletek a nagyon távoli univerzum legtávolabbi zugaiban, kiváló felbontással” – Nota magyarázta.
Míg a Hubble már megszokta többet megtudni az exobolygókról, Espinoza azt mondta: „Nagyon szűk a kilátás, amit ez ad. Talán egy funkciót ad.” Összehasonlításképpen azt mondta, hogy Webb „észbontó” lesz, lehetővé téve, hogy egyszerre több jellemzőt is láthassunk, és kisebb bolygókat nézzünk meg. "Ez lesz az első változtatásunk, amely a kisebb bolygókat részletesen vizsgálja."
A Hubble a látható fény hullámhosszában is működik, és a látható fénytartományban rögzít képeket. De James Webb az infravörös hullámhosszon fog dolgozni, amely különféle funkciókat és funkciókat tud kiválasztani átnézni a homályos poron, „ablakot nyitva a világegyetembe, amely teljesen új lesz”, ahogy a Nota tedd.
A Hubble és a Webb együtt tud majd dolgozni, és kiegészítő adatokat gyűjthet ugyanazokról a célpontokról. Tehát ha szereted a a Hubble által rögzített gyönyörű képek az űrről, ne aggódj, ezek nem fognak eltűnni. Egyszerűen csak egy újabb eszközt kapunk a még mélyebb megértéshez.
„James Webb forradalmi lesz. Szó szerint forradalmi” – mondta Espinoza. „Lehetővé teszi számunkra, hogy olyan dolgokat lássunk, amelyeket már régóta vártunk, de még nem rendelkezett a technológiával, és egészen biztos vagyok benne, hogy olyan dolgokat is észlel, amelyekre nem gondolunk nak,-nek."
A Hubble 1980-as évekbeli technológiájának frissítése
A kutatók figyelemre méltó munkát végeztek az exobolygók felkutatásában és megismerésében a jelenleg rendelkezésre álló eszközök segítségével, és eddig több mint 4000 exobolygót fedeztek fel. Ez a mező azonban nagyon friss, az 1990-es években azonosították az első bolygókat a Naprendszerünkön kívül. Ez azt jelenti, hogy sok jelenlegi generációs műszert, például a Hubble-t, soha nem az exobolygó-vizsgálatok figyelembevételével tervezték.
„A Hubble a 80-as évek technológiája” – mondta Espinoza. „Semmi a 80-as évek ellen – imádom a 80-as éveket, különösen a zenét! – de a technológia rengeteget fejlődött. Az akkori detektorok semmik a mostani detektorokhoz képest.”
James Webb-t ezzel szemben azzal a konkrét szándékkal tervezték, hogy az exobolygó jellemzésére szolgáljon, és ez volt a tervezési elvek élvonalában. Például amikor Webb egy csillagra mutat, az egy adott pixelre mutat nagyon nagy pontossággal, és nem egyáltalán mozogni, lehetővé téve a kutatóknak, hogy nagyon pontosan megmérjék a fényerő-csökkenéseket, amelyek nyomokat adhatnak egy bolygóra. pálya.
Ez a pontossági szint lehetővé teszi a Webb számára, hogy végrehajtsa a legizgalmasabb, exobolygóval kapcsolatos funkcióját: annak észlelését, hogy egy exobolygónak van-e légköre, és miből áll az atmoszféra. „Azok az apró részletek, amelyek nagyon sokat számítanak, amikor exobolygói légkört próbálunk észlelni” – magyarázta Espinoza.
Exobolygók vizsgálata infravörös fény segítségével
Bár a kutatók előálltak néhány nagyon kreatív módon nak nek exobolygó légkörének észlelése, ez nem olyasmi, amire a jelenlegi műszereket tervezték. Ezért lesznek Webb képességei olyan forradalmiak.
A világegyetembe való kitekintéshez Webbnek négy műszere van, amelyek az infravörös hullámhosszon néznek. Ezek közé tartozik a közeli infravörös kamera (NIRCam) és a közeli infravörös spektrográf (NIRSpec). Aztán ott van a Fine Guidance Sensor/Near Infrared Imager és a Slitless Spectrograph (FGS/NIRISS), amelyek, ahogy a nevük is sugallja, a közeli infravörös sávban fog kinézni. Végül ott van a Mid-Infrared Instrument (MIRI), amely széles tartományban néz ki a távoli infravörösben.
De ezek érzékeny műszerek, és gondosan karbantartott környezet szükséges a működésükhöz. Tehát az őket körülvevő technológiának is élvonalbelinek kell lennie.
„A Webb a széléig tele van új, összetett technológiával, az érzékeny infravörös detektoroktól a teniszpálya méretű, ötrétegű vékony Kapton napvédőig, amely megvéd a műszereket a napsugárzástól, és lehetővé teszi, hogy a teleszkóp és a detektorok elérjék az infravörös megfigyeléshez szükséges hideg hőmérsékletet” mondott.
Rámutatott a műszerek apró részleteire is, mint például a NIRSpec mikroredőnyök tömbje, amely néhány emberi hajszál méretű, apró, redőnyös ablakokból áll. Ez lehetővé teszi, hogy a műszer egyszerre több száz objektumot is megfigyelhessen. "Abszolút első az űrcsillagászatban, ahol a spektroszkópiát hagyományosan egy-egy objektummal végzik" - mondta Nota.
Megérteni, honnan jöttünk
Nem pusztán a tudományos fellendülés, vagy a tétlen kíváncsiság, hogy milyenek ezek a távoli helyek, a lendület annak megállapítására, hogy van-e légköre egy távoli bolygónak. Inkább kulcsfontosságú annak megértéséhez, hogyan jönnek létre a bolygók – beleértve a sajátunkat is.
Naprendszerünk kialakulásának megértéséhez a kutatók modelleket futtatnak, és megpróbálják kideríteni, hogyan végezhettük volna el az általunk látott bolygók összetételét. „De jelenleg egy mintaméretünk van” – mutatott rá Espinoza. „A mi naprendszerünk. Ez az. Most abban a korszakban járunk, amikor más naprendszerek összetételébe is belepillanthatunk. És a bolygók kialakulása határozza meg kémiai összetételüket.”
Tehát amikor egy távoli exobolygó légkörét nézzük, megtudjuk, hogyan alakult ki. És ebből képet alkothatunk arról, hogyan alakulnak ki a bolygók és a naprendszerek, több eset alapján, mint a mi hátsó udvarunkban. „Tehát ezeknek az exobolygóknak a kialakulására utaló jelek a kémián keresztül, amelyet megfigyelünk a bolygókon. A légkör alapvető fontosságú ahhoz, hogy megértsük, hogyan jöttek létre, és így miként is lettünk” – mondta mondott.
Vadászat a lakhatóságra
Talán a legizgalmasabb ok az exobolygó légköreinek vizsgálatára az, hogy megértsük, hol virágozhat máshol az élet a világegyetemben. „Az egyik kulcskérdés, amelyet Webb tanulmányozni fog, az élet eredete” – mondta Nota. „Hatalmas változatai vannak az exo-világoknak, több, mint amit el tudtunk képzelni. Vannak Jupiter méretű gázbolygók, amelyek nagyon közel keringenek a csillagukhoz, hatalmas sziklás „szuperföldek” és „meleg” Neptunusz. Ezek közül néhánynak megfelelő hőmérsékleti viszonyok és megfelelő összetételűek lehetnek a befogadáshoz élet."
De ahhoz, hogy eldöntsük, lakható-e egy bolygó, Espinoza szerint nem elég csak a méretét és tömegét ismerni. Végül is, ha találunk egy Föld méretű és hasonló tömegű bolygót, az emberek gyakran azt feltételezik, hogy az egy Földhöz hasonló hely lesz. De a Vénusz és a Mars nagyjából hasonló méretű és tömegű, mint a Föld, és olyan légkörük van, amely rendkívül barátságtalan a mi életformánk számára. “A Vénusz a legrosszabb hely nyaralni!” – viccelődött a hatalmas nyomással és a szén-dioxiddal teli mérgező légkörrel. A Mars nem sokkal jobb, rendkívül vékony, nem lélegző légkörével, amely mindössze 1%-a a Földön lévő légkör sűrűségének.
Tehát tudnunk kell a légkörről, hogy megtudjuk, egy adott bolygó lakható-e. És ami még ennél is fontosabb, hogy megbecsülhessük, hány lakható bolygó lehet odakint, tudnunk kell, hogy milyen típusú légkör jellemző a miénkhez hasonló méretű bolygókra. "Melyik a természet által alkotott legáltalánosabb légkör?" – kérdezte Espinoza. „Lehet Vénuszhoz vagy Marshoz hasonló, a Föld pedig kiugró érték.” Vagy az is lehet, hogy a Földhöz hasonló légkör jellemző, és a potenciálisan lakható bolygók száma óriási.
Kinyúlni az ismeretlenbe
Webb nem csak az exobolygókat fogja nézni. Számos kutatást fog végezni, kezdve a világegyetem legkorábbi fázisaiba való visszatekintéstől az első galaxisok kialakulásáig, egészen annak megfigyeléséig, hogyan születnek csillagok a kavargó porból és gázokból. Azzal együtt tervezett tudományos műveletek első éve, csak a felszínt kaparjuk, mire is lehetne használni ezt az új eszközt. Várnunk kell, és meglátjuk, milyen további csillagászati csodákat tud majd megfejteni.
„Szerintem a legnagyobb felfedezés az lesz, amelyre senki sem számít” – mondta Nota. "Az egyik, amely megváltoztatja azt, ahogyan látjuk a világegyetemet, aki talán egyszer s mindenkorra meghatározza, mi a helyünk az univerzumban."
Szerkesztői ajánlások
- James Webb ősi port fedez fel, amely a legkorábbi szupernóvákból származhat
- 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
