ჯეიმს უების პირველი სასწავლო მიზნები სახლთან ახლოს იქნება

ასტრონომები მთელ მსოფლიოში ზუზუნებენ ახალი მეცნიერების მოლოდინით, რომელიც შესაძლებელი იქნება მას შემდეგ, რაც ჯეიმს უების კოსმოსური ტელესკოპი, მსოფლიოში ყველაზე ძლიერი კოსმოსური ტელესკოპი, დაასრულებს თავის მუშაობას ექსპლუატაციაში გაშვება. მას შემდეგ, რაც ტელესკოპმა გაუშვა 2021 წლის 25 დეკემბერს, მან გააფართოვა თავისი აპარატურა საბოლოო კონფიგურაციაში, მიაღწია თავის საბოლოო ორბიტას მზის გარშემო და დაასრულა სარკეების გასწორება თავის ძირითად კამერასთან, მაგრამ ჯერ კიდევ არის ნაბიჯები, როგორიცაა მისი ინსტრუმენტების კალიბრაცია, სანამ ის მზად იქნება. მეცნიერული გამოყენება.

ექსპლუატაციაში შესვლის ეტაპის დასრულებისთანავე, რომელიც ამ ზაფხულს დასრულდება, მეცნიერული დაკვირვებები დაიწყება. და ეს არის სადაც ყველაფერი საინტერესო ხდება, რადგან ტელესკოპის მაღალი მგრძნობელობა და ინფრაწითელი შესაძლებლობები ამის საშუალებას მოგცემთ დააკვირდეს უკიდურესად შორეულ ობიექტებს, უფრო მკრთალ ობიექტებსაც კი, ვიდრე ახლანდელი კოსმოსური ტელესკოპები, როგორიცაა ჰაბლი. ის ასტრონომიული დაკვირვებების ახალ ეპოქას წამოიყვანს და შეიძლება დაგეხმაროთ ისეთი თემების გამოკვლევაში, როგორიცაა ფართო სპექტრი იმის შესახებ, თუ როგორ წარმოიქმნა პირველი გალაქტიკები და აქვთ თუ არა ატმოსფერო სხვა ვარსკვლავურ სისტემაში არსებულ პლანეტებს თუ არა.

ცამეტი პროექტი იქნა არჩეული ამ ახალი ტელესკოპის შესაძლებლობების შესამოწმებლად მისი პირველი ხუთი თვის განმავლობაში. ოპერაციები და, როგორც თქვენ წარმოიდგინეთ, კონკურსი, რომლისთვისაც პროექტებმა უნდა მიიღონ პირველი დისპლეები ამ ახალ ხელსაწყოზე, იყო სასტიკი.

Უმეტესი არჩეულია 13 პროექტი შეხედავს შორეულ ობიექტებს, როგორიცაა შავი ხვრელები ან შორეული გალაქტიკები. მაგრამ ერთი პროექტი სახლთან უფრო ახლოს გამოიყურება - იუპიტერზე, ჩვენს კოსმოსურ ეზოში.

იმის გასაგებად, თუ რას იმედოვნებენ მკვლევარები ამ დიდი, ლამაზი გაზის გიგანტის შესახებ და იმის გარკვევა, თუ რატომ არის ასეთი შედარებით ახლო სამიზნე გამოიყენება ასეთი ძლიერი ტელესკოპის შესამოწმებლად, ჩვენ ვესაუბრეთ ბერკლის ასტრონომს იმკე დე პატერს, იუპიტერის დაკვირვების ლიდერს. გუნდი.

მთელი სისტემა შესასწავლად

ჩვენი მზის სისტემის შორეულ ეგზოპლანეტებთან ან თუნდაც უფრო შორეულ ყინულის გიგანტურ პლანეტებთან შედარებით, ასტრონომებმა ბევრი რამ იციან იუპიტერის შესახებ. ჩვენ გვაქვს პლანეტის შესახებ უამრავი მონაცემი, როგორც სახმელეთო ტელესკოპების დაკვირვების, ასევე გალილეოს მსგავსი მისიების წყალობით, რომელიც პლანეტის ორბიტაზე 2003 წლამდე ბრუნავდა და ჯუნო რომელიც ახლაც იქ ბრუნავს.

მაგრამ როგორც ეს ხშირად ხდება მეცნიერებაში, ყოველი მონაცემი, რომელსაც ჩვენ ვიღებთ პლანეტის შესახებ, შეუძლია უფრო მეტი კითხვების გაჩენა. „ჩვენ იქ ვიყავით რამდენიმე კოსმოსური ხომალდით და დავაკვირდით პლანეტას ჰაბლით და მრავალი მიწისზედა ტელესკოპით ელექტრომაგნიტური სპექტრის ტალღის სიგრძეზე. (ულტრაიისფერი სხივებიდან მეტრამდე ტალღის სიგრძემდე), ასე რომ, ჩვენ ბევრი რამ ვისწავლეთ თავად იუპიტერის, მისი ატმოსფეროს, ინტერიერის და მისი მთვარეებისა და რგოლების შესახებ“, - თქვა დე. პატერ. ”მაგრამ ყოველთვის, როცა მეტს სწავლობ, არის რაღაცეები, რომლებიც ჯერ არ გესმის – ასე რომ, ყოველთვის გჭირდება მეტი მონაცემი.”

ზოგიერთი ყველაზე დიდი ღია შეკითხვა, რომელიც ჩვენ გვაქვს იუპიტერთან დაკავშირებით, ეხება მას ატმოსფერომაგალითად, როგორ მოძრაობს სითბო ატმოსფეროს ფენებს შორის და როგორ ურთიერთქმედებს ატმოსფერო მაგნიტოსფეროსთან.

მაგრამ ჯგუფი არ შეხედავს მხოლოდ თავად იუპიტერს, ამახვილებს ყურადღებას ისეთ დეტალებზე, როგორიცაა დიდი წითელი ლაქა (ტურბულენტური ქარიშხალი ასეთი დიდი რომ ის შეიძლება ჩაითვალოს საკმარისად დიდ ლაქად, რომ მოიცვას მთელი დედამიწა) და პლანეტის სამხრეთ პოლუსი (მისი გამორჩეული თვისებებით ავრორა). ისინი ასევე დაათვალიერებენ იოვიანის მთელ სისტემას, მათ შორის პლანეტის მკრთალ რგოლებს და მის მთვარეებს, იოსა და განიმედის ჩათვლით.

თითოეული ეს სამიზნე თავისთავად დამაინტრიგებელია - მაგალითად, იო არის ყველაზე ვულკანურად აქტიური ადგილი მზის სისტემაში, ხოლო განიმედი ერთადერთი მთვარეა, რომელიც ცნობილია საკუთარი მაგნიტოსფეროს წარმოქმნით. მთლიანობაში, Jovian სისტემა იდეალური ადგილია Webb-ის შესაძლებლობების საზღვრების შესამოწმებლად.

დაკვირვება ინფრაწითელში

ამ რთული თემების გაცნობის მიზნით, დე პატერის ჯგუფი გამოიყენებს ჯეიმს უების ინფრაწითელ შესაძლებლობებს, რაც მკვლევარებს საშუალებას აძლევს უფრო ღრმად ჩახედონ პლანეტის ატმოსფეროში.

ეს შესაძლებლობები შესაძლებელს ხდის ატმოსფეროს შესწავლას იმის მიღმა, რაც შესაძლებელი იქნებოდა ხილული სინათლის ტალღის სიგრძეში ყურებით. ”ხილული ტალღის სიგრძის დიაპაზონში, თქვენ ძირითადად ხედავთ ღრუბლებს,” - განმარტა მან. ”ინფრაწითელი ტალღის სიგრძეზე, თქვენ შეგიძლიათ იკვლევდეთ ღრუბლების ზემოთ და ღრუბლების ქვემოთ, ტალღის სიგრძის მიხედვით. სხვადასხვა ტალღის სიგრძეზე შეგიძლიათ იხილოთ ატმოსფეროში სხვადასხვა სიმაღლეები, რაც დამოკიდებულია ატმოსფეროში გამჭვირვალობაზე ატმოსფერო (ანუ რამდენად "სინათლე" შეიწოვება კონკრეტულ ტალღის სიგრძეზე, განსაზღვრავს, თუ რამდენად ღრმად შეიძლება შევიხედოთ პლანეტა)"

ამ კვლევისთვის განსაკუთრებით სასარგებლო იქნება შუა ინფრაწითელი ტალღების სიგრძე, რომლის ნახვაც შესაძლებელია Webb's MIRI-ის ან შუა ინფრაწითელი ინსტრუმენტის გამოყენებით.

"ყველაზე დიდი უპირატესობა არის შუა ინფრაწითელი ტალღის სიგრძეებში", - განმარტა დე პატერმა. „მიწიდან შეგვიძლია დავაკვირდეთ ზოგიერთ ტალღის სიგრძეს, მაგრამ დედამიწის ატმოსფერო იმდენად ტურბულენტულია, რომ რასაც ადგილზე ვიღებთ, დაკვირვებებს კარგად ვერ დავაკალიბრებთ“. ეს ნიშნავს უფრო მეტ გაურკვევლობას მონაცემები; პრობლემა, რომელსაც ამწვავებს დედამიწის ფონური ინფრაწითელი გამოსხივება.

მაგრამ ჯეიმს უების მსგავსი კოსმოსური ტელესკოპით, არ არსებობს ატმოსფერო და ნაკლები ფონური გამოსხივება, რაც ხელს უშლის და ეს ნიშნავს, რომ შეგროვებული მონაცემები ბევრად უფრო ზუსტი იქნება. გარდა ამისა, Webb გთავაზობთ განსაკუთრებულ სტაბილურობას, რაც ნიშნავს, რომ მას შეუძლია მიუთითოს სამიზნეზე და არა მერყეობა, სივრცეში პოზიციონირების წყალობით. ეს ყველაფერი ნიშნავს, რომ მას შეუძლია შეაგროვოს ყველაზე ზუსტი მონაცემები იუპიტერზე.

Webb-ის საზღვრების ტესტირება

წინადადებების შეფასებისას, თუ როგორ შეიძლება ჯეიმს უების გამოყენება, დე პატერმა განმარტა, რომ კომიტეტმა გადაწყვეტილება მიიღო პირველ რიგში რომელ პროექტებს სურდა დაენახა ასტრონომიული საზოგადოების იდეები იმის შესახებ, თუ რა შეეძლო ტელესკოპს კეთება. ”ასე რომ, ისინი ნამდვილად ეძებდნენ პროექტებს, რომლებიც JWST-ს საზღვრებს აყენებდნენ”, - თქვა მან. "ეს არის ის, რასაც ჩვენი პროექტი აკეთებს."

ისინი გამოიყენებენ Webb-ის ოთხივე ინსტრუმენტს სხვადასხვა კომბინაციებში სისტემის სხვადასხვა სამიზნეებისთვის, რათა გამოარჩიონ სხვადასხვა მახასიათებელი, როგორიცაა ვულკანები, რგოლები და პლანეტის ატმოსფეროს ფენები.

გეგმა იყო იუპიტერზე, მის რგოლებსა და მთვარეებზე დაკვირვება იო და განიმედე, მაგრამ გუნდის წარდგენიდან რამდენიმე წლის შემდეგ. მათი წინადადებით წარმოიშვა მოულოდნელი პრობლემა - ტელესკოპი რეალურად ძალიან მგრძნობიარე იყო დაგეგმილი სამუშაოების დიდი ნაწილისთვის. იუპიტერი. ”ტელესკოპი ბევრად უფრო მგრძნობიარე იყო, ვიდრე ისინი ელოდნენ, ამიტომ ჩვენ მოგვიწია იუპიტერზე ჩვენი დაკვირვების რაოდენობის შეცვლა და თავად იუპიტერზე იმაზე ნაკლების გაკეთება შეგვიძლია, ვიდრე თავიდან ველოდით.”

მაგრამ გუნდმა მაინც იცოდა, რომ მათ შეეძლოთ მიეღოთ ღირებული მონაცემები და ეპოვათ გზები იმ სამუშაოს შესასრულებლად, რაც სურდათ. მათ შეცვალეს ისეთი ფაქტორები, როგორიცაა რომელ ფილტრებს გამოიყენებდნენ და დაათვალიერეს მცირე ხედვის ველები.

რატომ იძლევა იუპიტერი ასეთ გამოწვევას

იდეა, რომ ტელესკოპი ძალიან მგრძნობიარეა, შეიძლება არაინტუიციურად ჟღერდეს. მაგრამ იფიქრეთ ისე, როგორც ფოტოს გადაღება მზის პირისპირ: ყველა ფერი იშლება ისე, რომ ყველაფერი თეთრი და გარეცხილი ჩანს და ძნელია რაიმე დეტალის დანახვა. მზიდან გამომავალი შუქი უბრალოდ ძალიან კაშკაშაა, რაც იწვევს ზედმეტად ექსპოზიციას.

იგივე ხდება ასტრონომიული სხეულების შესწავლისას. პლანეტები არ ასხივებენ დიდ სინათლეს ვარსკვლავებთან შედარებით, რადგან ისინი არ აწარმოებენ სინათლეს საკუთარ თავს, არამედ მხოლოდ ასახავს შუქს მათი ვარსკვლავებიდან. ეს პლანეტებს ბევრად უფრო ბნელს ხდის ვიდრე ვარსკვლავები მთლიანობაში. მაგრამ როდესაც თქვენ უყურებთ წვრილმან დეტალებს ან ეძებთ კიდევ უფრო პატარა სხეულებს, როგორიცაა მთვარე, ან წვრილ დეტალებს, როგორიცაა რგოლები, მაშინ პლანეტის შუქმა შეიძლება შექმნას სიკაშკაშე თქვენს მიერ შეგროვებულ მონაცემებში.

ეს არის დიდი გამოწვევა Webb-ის გამოყენებისას იუპიტერის მთვარეების ან რგოლების შესასწავლად: ვცდილობთ დაუშვათ პლანეტის შუქი, რათა ეს პატარა ობიექტები დეტალურად იყოს დანახული. იუპიტერი ცაში ერთ-ერთი ყველაზე კაშკაშა ობიექტია, ამიტომ ეს არც ისე ადვილი საქმეა.

საბედნიეროდ, ასტრონომებს აქვთ დიდი გამოცდილება პლანეტების რგოლებზე დაკვირვების სხვა ხელსაწყოების გამოყენებით, როგორიცაა ჰაბლის კოსმოსური ტელესკოპი. ”ასე რომ, ჩვენ ვიყენებთ ამ ცოდნას JWST დაკვირვებებისთვის,” - განმარტა დე პატერმა. ჯგუფი დააკვირდება რგოლებს სხვადასხვა „გორების კუთხით“, რაც ნიშნავს, რომ რგოლები ოდნავ განსხვავებულ ორიენტაციაზე გადაინაცვლებს დეტექტორზე. რგოლებზე სხვადასხვა კუთხით დაკვირვებით, მათ შეუძლიათ დაინახონ, როგორ ეცემა პლანეტიდან გაფანტული შუქი რგოლებზე. შემდეგ ეს შუქი შეიძლება გამოკლდეს და დარჩეს მხოლოდ შუქი თავად რგოლებიდან.

პლანეტების შესწავლა ჩვენს მზის სისტემაში და მის ფარგლებს გარეთ

Webb-ის გამოყენება იუპიტერის შესასწავლად არ არის მხოლოდ ამ სრულიად ახალი ტელესკოპის საზღვრების შესამოწმებლად. ჩვენი მზის სისტემის პლანეტების შესწავლა ასევე დაგეხმარებათ მზის სისტემის გარეთ არსებული პლანეტების გაგებაში, რომელსაც ეგზოპლანეტები ეწოდება.

დღეს ეგზოპლანეტების მეცნიერების ერთ-ერთი მთავარი მიზანია პლანეტის იდენტიფიკაციისა და მისი შეფასების მიღმა გასვლა ზომა ან მასა და მისი უფრო სრულყოფილი გაგების ასაგებად იმის გარკვევით, აქვს თუ არა მას ატმოსფერო.

მაგრამ შორეულ სისტემებში პლანეტების გაგება გვეხმარება ჩვენი პლანეტების გაგებაში. უები შეხედავს შორეული გაზის გიგანტების ატმოსფეროს, რომელიც შემდეგ შეგვიძლია შევადაროთ იმას, რაც ვიცით იუპიტერისა და სატურნის ატმოსფეროების შესახებ.

გარდა ამისა, Webb-ის გამოყენებით იუპიტერის შესასწავლად, დე პატერის გუნდი შეიმუშავებს ინსტრუმენტების კომპლექტს, რომელიც შეიძლება გამოიყენონ სხვა ასტრონომიის საზოგადოებაში სხვა პლანეტების შესასწავლად. ჩვენს მზის სისტემას და აჩვენე, რა შეიძლება აღმოაჩინოს უებმა მათ შესახებ - მათ შორის ურანის და შორეული პლანეტების დამაინტრიგებელი და იშვიათად შესწავლილი. ნეპტუნი.

„ჩვენი გუნდი შეიმუშავებს პროგრამულ უზრუნველყოფას, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას Jovian სისტემისთვის, ასევე სატურნის სისტემისთვის, ურანისა და ნეპტუნისთვის. და ჩვენ შეგვიძლია ვაჩვენოთ ხალხს, თუ რას შეიძლება ელოდოთ ჩვენი დაკვირვების საფუძველზე,” - თქვა დე პატერმა. ”ეს ნამდვილად არის გზამკვლევი ამ გზით.”

რედაქტორების რეკომენდაციები

• აი, რატომ ფიქრობენ მეცნიერები, რომ შესაძლოა სიცოცხლე აყვავებულიყო "ჯოჯოხეთის პლანეტაზე" ვენერაზე
• გაადიდეთ ჯეიმს უების განსაცვიფრებელი სურათი, რომ ნახოთ 13,4 მილიარდი წლის წინ წარმოქმნილი გალაქტიკა
• ჯეიმს უები ხედავს ყველაზე შორეულ აქტიურ სუპერმასიურ შავ ხვრელს, რომელიც ოდესმე აღმოჩენილა
• ჯეიმს უები ხედავს სამყაროს ფართომასშტაბიანი სტრუქტურის მინიშნებებს
• ჯეიმს უები აღმოაჩენს მნიშვნელოვან მოლეკულას ორიონის განსაცვიფრებელ ნისლეულში