როგორ ნადირობს ჯეიმს უების კოსმოსური ტელესკოპი ეგზოპლანეტებზე

Როდესაც ახლად გაშვებული ჯეიმს უების კოსმოსური ტელესკოპი სრულად იხსნება და გამოდის ონლაინში, ის არ იქნება მხოლოდ კიდევ ერთი ინსტრუმენტი ასტრონომებისთვის სამყაროს შესასწავლად. თავისი უახლესი სპექტროსკოპიის ტექნოლოგიით, ის შეძლებს კოსმოსის სიბნელეში დაკვირვებას და იხილეთ შორეული ობიექტები უფრო დეტალურად, ვიდრე ოდესმე - ბევრად მეტი ვიდრე მისი წინამორბედი, ჰაბლის კოსმოსი ტელესკოპი. ის რევოლუციას მოახდენს ჩვენს გაგებაში ეგზოპლანეტების შესახებ და შეიძლება დაგვეხმაროს იმის გაგებაში, თუ საიდან მოვედით და კიდევ სად შეიძლება იყოს სამყარო საცხოვრებლად.

იმისთვის, რომ გავიგოთ, თუ როგორ დაგვეხმარება ჯეიმს უების კოსმოსური ტელესკოპი ტრილიონობით მილის მოშორებით მოძრავი კლდის ბურთების შესწავლაში (და რატომ სურთ ასტრონომებს), ჩვენ ვესაუბრეთ ორს. მკვლევარები, რომლებიც იმუშავებენ ჯეიმს უებთან პოსტის განლაგებაში: ნესტორ ესპინოზა კოსმოსური ტელესკოპის სამეცნიერო ინსტიტუტიდან და ანტონელა ნოტა ევროპის კოსმოსური სააგენტოდან. (ESA).

გიგანტური ნახტომი წინ

ბოლო წლების განმავლობაში, მკვლევარებმა აღმოაჩინეს პლანეტები ჩვენი მზის სისტემის გარეთ, მსგავსი ტელესკოპების გამოყენებით TESS (ტრანზიტული ეგზოპლანეტების კვლევის თანამგზავრი) ან კეპლერის კოსმოსური ტელესკოპი. მათ შეუძლიათ დაათვალიერონ ყველაზე კაშკაშა ვარსკვლავები და დაინახონ ცვლილებები მათ სიკაშკაშეში, როდესაც მათ და ჩვენს შორის პლანეტა გადის, ტექნიკის გამოყენებით, რომელსაც ეწოდება სატრანზიტო მეთოდი. ეს მეცნიერული დაკვირვების შთამბეჭდავი მიღწევაა, მაგრამ ის ბევრს არ გვეუბნება იმის შესახებ, თუ როგორი არიან ეს პლანეტები - მხოლოდ მათი სავარაუდო ზომა და ზოგჯერ მათი მასა.

თუ გვინდა ვიცოდეთ როგორია პლანეტა - აქვს თუ არა მას ატმოსფერო? რისგან შედგება? არის ღრუბლები ცაში? არის იქ წყალი? - ჩვენ ბევრად, ბევრად უფრო დეტალურად გვჭირდება. ეს არის ის, რის გაკეთებასაც აპირებს ვებ, მაგრამ ეს არის უზარმაზარი ტექნიკური გამოწვევა. სწორედ ამიტომ NASA, ESA და კანადის კოსმოსური სააგენტო (CSA) ყველა ერთად მუშაობენ ამ პროექტზე.

„ვები ასჯერ უფრო მგრძნობიარეა ვიდრე ჰაბლი და ამის გამო უები შეძლებს ამის გამოვლენას ყველაზე სუსტი დეტალები ძალიან შორეული სამყაროს შორეულ კუთხეებში, დახვეწილი გარჩევადობით,” ნოტა განმარტა.

მიუხედავად იმისა, რომ ჰაბლი უკვე შეჩვეულია შეიტყვეთ მეტი ეგზოპლანეტების შესახებ, ესპინოზამ თქვა: „ხედვა, რომელსაც ის გაძლევთ, ძალიან ვიწროა. ეს გაძლევთ ერთ ფუნქციას, შესაძლოა. ” შედარებისთვის, მან თქვა, რომ უები იქნება „გამაოგნებელი“, რაც საშუალებას მოგვცემს ერთდროულად დავინახოთ რამდენიმე მახასიათებელი და შევხედოთ პატარა პლანეტებს. ”ეს იქნება ჩვენი პირველი ცვლილება, რომ შევხედოთ პატარა პლანეტებს დიდი დეტალებით.”

ჰაბლი ასევე მუშაობს ხილული სინათლის ტალღის სიგრძეზე და იღებს სურათებს სინათლის იმ დიაპაზონში, რომელსაც ჩვენ ვხედავთ. მაგრამ ჯეიმს უები იმუშავებს ინფრაწითელ ტალღის სიგრძეზე, რომელსაც შეუძლია გაარჩიოს სხვადასხვა მახასიათებლები და შეხედე ბუნდოვან მტვერს, "გააღე ფანჯარა სამყაროში, რომელიც სრულიად ახალი იქნება", როგორც ნოტა დააყენე.

Hubble და Webb შეძლებენ ერთად იმუშაონ, შეაგროვონ დამატებითი მონაცემები იმავე სამიზნეებზე. ასე რომ, თუ გიყვარს ჰაბლის მიერ გადაღებული კოსმოსის ულამაზესი სურათები, არ ინერვიულოთ, ეს არ გაქრება. ჩვენ უბრალოდ შევიძინებთ სხვა ინსტრუმენტს კიდევ უფრო ღრმა გაგებისთვის.

ჯეიმს უები რევოლუციონერი იქნება. ფაქტიურად რევოლუციური“, - თქვა ესპინოზამ. ”ეს საშუალებას მოგვცემს დავინახოთ ისეთი რამ, რასაც დიდი ხანია ველოდით, მაგრამ არ გვინახავს გვქონდა სანახავი ტექნოლოგია და დარწმუნებული ვარ, რომ ის აღმოაჩენს რაღაცეებს, რომლებსაც ჩვენ არ ვფიქრობთ of.”

ჰაბლის 1980-იანი წლების ტექნოლოგიის განახლება

მკვლევარებმა შესანიშნავი სამუშაო შეასრულეს ეგზოპლანეტების პოვნაში და შესწავლის შესახებ ამჟამად ხელმისაწვდომი ინსტრუმენტების გამოყენებით, აღმოაჩინეს 4000-ზე მეტი ეგზოპლანეტა. თუმცა, ეს ველი ძალიან გვიანდელია, ჩვენი მზის სისტემის გარეთ პირველი პლანეტები 1990-იან წლებში გამოვლინდა. ეს ნიშნავს, რომ ბევრი თანამედროვე თაობის ინსტრუმენტი, როგორიცაა ჰაბლი, არასოდეს ყოფილა შექმნილი ეგზოპლანეტების კვლევების გათვალისწინებით.

„ჰაბლი 80-იანი წლების ტექნოლოგიაა“, - თქვა ესპინოზამ. „არაფერი 80-იანი წლების საწინააღმდეგოდ - მე მიყვარს 80-იანი წლები, განსაკუთრებით მუსიკა! - მაგრამ ტექნოლოგია ტონა განვითარდა. დეტექტორები, რაც მაშინ გვქონდა, არაფერია იმ ტიპის დეტექტორებთან შედარებით, რაც ახლა გვაქვს“.

მეორეს მხრივ, ჯეიმს უები შექმნილია სპეციალური განზრახვით, რომ გამოყენებული იქნას ეგზოპლანეტების დახასიათებისთვის და ეს იყო მისი დიზაინის პრინციპების წინა პლანზე. მაგალითად, როდესაც Webb მიუთითებს ვარსკვლავზე, ის მიუთითებს კონკრეტულ პიქსელზე ძალიან მაღალი სიზუსტით და ეს არ იქნება საერთოდ გადაადგილება, რაც მკვლევარებს საშუალებას აძლევს, ძალიან ზუსტად გაზომონ სიკაშკაშის ნებისმიერი ვარდნა, რამაც შეიძლება მისცეს მინიშნებები პლანეტის შესახებ ორბიტა.

სიზუსტის ეს დონე Webb-ს საშუალებას აძლევს შეასრულოს თავისი ყველაზე საინტერესო ეგზოპლანეტასთან დაკავშირებული ფუნქცია: დაადგინოს აქვს თუ არა ეგზოპლანეტა ატმოსფერო და რისგან შედგება ეს ატმოსფერო. ”პატარა დეტალები, რომლებსაც დიდი მნიშვნელობა აქვს, როდესაც ცდილობთ აღმოაჩინოთ ეგზოპლანეტების ატმოსფერო”, - განმარტა ესპინოზამ.

ეგზოპლანეტების გამოკვლევა ინფრაწითელი სინათლის გამოყენებით

მიუხედავად იმისა, რომ მკვლევარები გამოვიდნენ ზოგიერთი ძალიან კრეატიული გზები რომ აღმოაჩინოს ეგზოპლანეტების ატმოსფერო, ეს არ არის ის, რისთვისაც შექმნილია ამჟამინდელი ინსტრუმენტები. ამიტომ Webb-ის შესაძლებლობები იქნება ასეთი რევოლუციური.

სამყაროს დასათვალიერებლად, ვებს აქვს ოთხი ინსტრუმენტი, რომლებიც გამოიყურებიან ინფრაწითელ ტალღის სიგრძეში. მათ შორისაა ახლო ინფრაწითელი კამერა (NIRCam) და ახლო ინფრაწითელი სპექტროგრაფი (NIRSpec). შემდეგ არის Fine Guidance Sensor/Near Infrared Imager და Slitless Spectrograph (FGS/NIRISS), რომელიც, როგორც მათი სახელებიდან ვარაუდობს, გამოიყურება ახლო ინფრაწითელ ზოლში. და ბოლოს, არის შუა ინფრაწითელი ინსტრუმენტი (MIRI), რომელიც შორს ინფრაწითელში ფართო დიაპაზონში გამოიყურება.

მაგრამ ეს სენსიტიური ინსტრუმენტებია და მათ მუშაობისთვის საჭიროა ფრთხილად შენარჩუნებული გარემო. ასე რომ, მათ გარშემო არსებული ტექნოლოგია ასევე უნდა იყოს უახლესი.

„Webb სავსეა ახალი, რთული ტექნოლოგიით, მგრძნობიარე IR დეტექტორებიდან დაწყებული, ჩოგბურთის მოედნის ზომის, ხუთ ფენიანი თხელი კაპტონის მზისგან, რომელიც დაიცავს ინსტრუმენტები მზის რადიაციისგან და საშუალებას მისცემს ტელესკოპს და დეტექტორებს მიაღწიონ ცივ ტემპერატურას, რომელიც აუცილებელია ინფრაწითელში დაკვირვებისთვის“, - ნოტა განაცხადა.

მან ასევე მიუთითა ინსტრუმენტებზე დახვეწილი დეტალები, როგორიცაა NIRSpec-ის მიკროჩამკეტის მასივი, რომელიც წარმოადგენს ადამიანის რამდენიმე თმის ზომის პატარა ჩამკეტი ფანჯრების კომპლექტს. ეს საშუალებას მისცემს ინსტრუმენტს დააკვირდეს ასობით ობიექტს ერთდროულად. „აბსოლუტური პირველი კოსმოსურ ასტრონომიაში, სადაც სპექტროსკოპია ტრადიციულად კეთდება ერთი ობიექტის დროს“, - თქვა ნოტამ.

იმის გაგება, საიდან მოვედით

იმპულსი იმის დასანახად, აქვს თუ არა ატმოსფერო შორეულ პლანეტას, არ არის მხოლოდ მეცნიერული აყვავება, ან უსაქმური ცნობისმოყვარეობა იმის შესახებ, თუ როგორია ეს შორეული ადგილები. პირიქით, ეს არის გასაღები იმის გასაგებად, თუ როგორ იქმნება პლანეტები - მათ შორის ჩვენიც.

როდესაც საქმე ეხება იმის გაგებას, თუ როგორ ჩამოყალიბდა ჩვენი მზის სისტემა, მკვლევარები აწარმოებენ მოდელებს და ცდილობენ დაინახონ, როგორ შეგვეძლო დასრულებულიყო პლანეტების შემადგენლობა, რომელსაც ჩვენ ვხედავთ. ”მაგრამ ამჟამად ჩვენ გვაქვს ერთი ნიმუშის ზომა”, - აღნიშნა ესპინოზამ. „ჩვენი მზის სისტემა. Ის არის. ახლა ჩვენ ვართ ეპოქაში, როდესაც შეგვიძლია შევხედოთ სხვა მზის სისტემების კომპოზიციებს. და როგორ ყალიბდებიან პლანეტები, განსაზღვრავს მათ ქიმიურ შემადგენლობას“.

ასე რომ, როდესაც ვუყურებთ შორეული ეგზოპლანეტის ატმოსფეროს, ვიგებთ, თუ როგორ გაჩნდა იგი. და აქედან, ჩვენ შეგვიძლია შევქმნათ სურათი იმის შესახებ, თუ როგორ ყალიბდებიან პლანეტები და მზის სისტემები მეტი შემთხვევის საფუძველზე, ვიდრე მხოლოდ ჩვენს ეზოში. ”ასე რომ, ამ ეგზოპლანეტებში ფორმირების ნიშნების ამ მინიშნებების მიღება ქიმიის საშუალებით, რომელსაც ჩვენ მათში ვაკვირდებით. ატმოსფეროები აბსოლუტურად ფუნდამენტურია იმისთვის, რომ გავიგოთ, როგორ გაჩნდნენ ისინი და, შესაბამისად, როგორ გავჩნდით ჩვენ“, - მან განაცხადა.

ნადირობა საცხოვრებლად

ალბათ, ყველაზე საინტერესო მიზეზი ეგზოპლანეტების ატმოსფეროების დასათვალიერებლად არის იმის გაგება, თუ სად შეიძლება აყვავდეს სიცოცხლე სამყაროში. ”ერთ-ერთი მთავარი კითხვა, რომელსაც ვებ შეისწავლის, არის სიცოცხლის წარმოშობა”, - თქვა ნოტამ. „არსებობს ეგზო-სამყაროების უზარმაზარი ჯიშები, იმაზე მეტი, ვიდრე ჩვენ შეგვიძლია წარმოვიდგინოთ. არსებობს იუპიტერის ზომის გაზის პლანეტები, რომლებიც ბრუნავენ თავიანთ ვარსკვლავთან ძალიან ახლოს, უზარმაზარი კლდოვანი „სუპერდედამიწები“ და „თბილი“. ნეპტუნები.“ ზოგიერთ მათგანს შეიძლება ჰქონდეს ტემპერატურის შესაბამისი პირობები და მასპინძლობის სწორი შემადგენლობა სიცოცხლე.”

მაგრამ იმის დასადგენად, არის თუ არა პლანეტა დასახლებადი, ესპინოზას თქმით, საკმარისი არ არის მხოლოდ მისი ზომისა და მასის ცოდნა. ბოლოს და ბოლოს, როდესაც ჩვენ ვპოულობთ პლანეტას, რომელიც დედამიწის ზომისაა და აქვს მსგავსი მასა, ადამიანები ხშირად თვლიან, რომ ეს იქნება დედამიწის მსგავსი ადგილი. მაგრამ ვენერა და მარსი დედამიწის მსგავსი ზომისა და მასის არიან და მათ აქვთ ატმოსფერო, რომელიც უკიდურესად არასასიამოვნოა ჩვენი ცხოვრების ფორმისთვის. "ვენერა ყველაზე ცუდი ადგილია დასასვენებლად!" იხუმრა მან თავისი უზარმაზარი წნევით და ნახშირორჟანგით სავსე ტოქსიკური ატმოსფეროთი. მარსი არ არის ბევრად უკეთესი, თავისი უკიდურესად თხელი, ამოსუნთქვადი ატმოსფეროთი, რომელიც დედამიწაზე ჩვენი ატმოსფეროს სიმკვრივის მხოლოდ 1%-ს შეადგენს.

ასე რომ, ჩვენ უნდა ვიცოდეთ ატმოსფეროების შესახებ, რათა ვიცოდეთ არის თუ არა ცალკეული პლანეტა დასახლებადი. და რაც მთავარია, იმის შესაფასებლად, თუ რამდენი სასიცოცხლო პლანეტა შეიძლება იყოს იქ, უნდა ვიცოდეთ, რა ტიპის ატმოსფეროა დამახასიათებელი ჩვენი ზომის პლანეტებისთვის. "რომელია ყველაზე გავრცელებული ატმოსფერო, რომელსაც ბუნება აყალიბებს?" ჰკითხა ესპინოზამ. „ეს შეიძლება იყოს ვენერას ან მარსის მსგავსი, ხოლო დედამიწა გამოკვეთილია“. ან შეიძლება დედამიწის მსგავსი ატმოსფეროები იყოს ტიპიური და პოტენციურად დასახლებული პლანეტების რაოდენობა იქ დიდია.

უცნობისკენ მიმავალი

უები მხოლოდ ეგზოპლანეტებს არ უყურებს. ის ჩაატარებს კვლევების უზარმაზარ დიაპაზონს, სამყაროს ადრეულ ფაზებში გადახედვისგან, პირველი გალაქტიკების წარმოქმნის დასანახად და დამთავრებული იმის ყურებით, თუ როგორ იბადებიან ვარსკვლავები მობრუნებული მტვრისა და აირისგან. თავისით დაგეგმილია სამეცნიერო ოპერაციების პირველი წელი, ჩვენ უბრალოდ ვჭრით ზედაპირს, რისთვისაც შეიძლება გამოვიყენოთ ეს ახალი ინსტრუმენტი. ჩვენ უნდა დაველოდოთ და ვნახოთ, კიდევ რა ასტრონომიული საოცრების ამოხსნას შეძლებს იგი.

”ვფიქრობ, ყველაზე დიდი აღმოჩენა იქნება ის, რასაც არავინ ელის”, - თქვა ნოტამ. ”ის, რომელიც შეცვლის სამყაროს ჩვენ ხედვას, ის, რომელიც განსაზღვრავს, შესაძლოა ერთხელ სამუდამოდ, რა არის ჩვენი ადგილი სამყაროში.”

რედაქტორების რეკომენდაციები

• ჯეიმს უები ამჩნევს უძველეს მტვერს, რომელიც შეიძლება იყოს ყველაზე ადრეული სუპერნოვადან
• 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