აი, რას დააკვირდება შემდეგ ჯეიმს უების კოსმოსური ტელესკოპი

გასულ კვირას მსოფლიო შეიკრიბა საერთაშორისო ერთიანობის იშვიათ შოუში, რათა გაოცებულმა შეხედა მას პირველი სამეცნიერო სურათები დამზადებულია ჯეიმს უების კოსმოსური ტელესკოპის მიერ. ათწლეულების შექმნა და მთელი მსოფლიოდან ათასობით ადამიანის ძალისხმევის შედეგი ტელესკოპი აპირებს რევოლუციას მოახდინოს ასტრონომიაში, რაც საშუალებას მოგვცემს უფრო ღრმად შევიხედოთ კოსმოსში, ვიდრე ოდესმე ადრე.

Webb-ს აქვს კოსმოსში ოდესმე გაშვებული ყველაზე დიდი სარკე, ასევე ყველაზე დიდი მზის ფარი და ეს არის ყველაზე ძლიერი კოსმოსური ტელესკოპი, რომელიც ოდესმე აშენდა. პირველი სურათები მხოლოდ იმის გემოვნებაა, თუ რისი გაკეთება შეუძლია ამ შესანიშნავი ტექნოლოგიის ნაწილს. ასე რომ, მეტის გასარკვევად იმის შესახებ, თუ რა საშუალებას მისცემს ამ ბეჰემოთს მომავალი სამეცნიერო კვლევები, ჩვენ ვესაუბრეთ ევროპის კოსმოსური სააგენტოს ვებ-ინტერდისციპლინურ მეცნიერს, მარკ მაკკაგრეანს.

მაკკოგრინი იქნება ერთ-ერთი პირველი მკვლევარი, რომელიც გამოიყენებს ვებს თავის სამუშაოზე ორიონის ნისლეულიდა ტელესკოპის დაგეგმარებაში 20 წელზე მეტია მონაწილეობს. მან ყველაფერი გვითხრა, თუ როგორ გადალახავს უები ასტრონომიის საზღვრებს და საშუალებას მისცემს აღმოჩენებს, რომელთა წარმოდგენაც კი არ დაგვიწყებია.

სამყაროს დანახვა ინფრაწითელში

როდესაც ასტრონომებმა პირველად დაიწყეს უების წარმოდგენა 1980-იან წლებში, მათ მხედველობაში ჰქონდათ კონკრეტული გეგმა: მათ სურდათ კოსმოლოგიის კვლევის ინსტრუმენტი სამყაროს ადრეული გალაქტიკების დასათვალიერებლად.

მეცნიერებმა იცოდნენ, რომ ეს ადრეული გალაქტიკები იქ იყო და ახლოს იყვნენ ჩვენთვის ხელმისაწვდომობასთან, რადგან ჰაბლის კოსმოსურმა ტელესკოპმა დააკვირდა საკმაოდ ადრეულ გალაქტიკებს. ხილული სინათლის ტალღის სიგრძეში შეხედვისას ჰაბლს შეეძლო ასობით ამ გალაქტიკის იდენტიფიცირება, რომლებიც ჩამოყალიბდნენ დიდი აფეთქებიდან რამდენიმე ასეული მილიონი წლის განმავლობაში. მაგრამ ეს გალაქტიკები უკვე ჩამოყალიბებული იყო და მკვლევარებს სურდათ კიდევ უფრო შორს გაეხედათ უკან, დაენახათ ისინი რეალურად წარმოიქმნება.

ამისათვის მათ სჭირდებოდათ ხელსაწყო, რომელსაც შეეძლო ინფრაწითელი ტალღის სიგრძეში ხილვა, ხილული სინათლის მიღმა. ეს იმიტომ, რომ ადრეული გალაქტიკები ასხივებდნენ ხილულ სინათლეს, ისევე როგორც დღეს გალაქტიკებს. მაგრამ სამყარო დროთა განმავლობაში ფართოვდება და ეს ნიშნავს, რომ გალაქტიკები, რომლებსაც ჩვენ ვხედავთ ცაზე, შორდებიან ჩვენგან. რაც უფრო ძველია გალაქტიკა, მით უფრო შორს არის იგი. და ეს მანძილი იწვევს ფენომენს, რომელსაც წითელ ცვლას უწოდებენ.

დოპლერის ეფექტის მსგავსი, რომლის დროსაც ბგერები ცვლის მათ აღქმულ სიმაღლეს, როგორც მანძილს შორის წყარო და დამკვირვებელი იცვლება, სინათლის ტალღის სიგრძე იცვლება, როცა მისი წყარო შორდება ჩვენ. ეს შუქი გადაინაცვლებს სპექტრის წითელ ბოლოში, აქედან მოდის სახელწოდება redshift.

მაშასადამე, უძველეს გალაქტიკებს აქვთ სინათლე, რომელიც იმდენად არის წითელში გადატანილი, რომ ხილული შუქის სახით აღარ ჩანს. ამის ნაცვლად, ის ჩანს, როგორც ინფრაწითელი - და ეს არის ტალღის სიგრძე, რომელშიც Webb მუშაობს.

ასე ახერხებს ვებს აღმოაჩინოს და ამოიცნოს ყველაზე ადრეული გალაქტიკები. თუ ვებს შეუძლია დაინახოს გალაქტიკა, რომელიც კაშკაშა ანათებს ინფრაწითელში, მაგრამ ბუნდოვანი ან უხილავია ძირითადად ხილული შუქზე დაფუძნებული ტელესკოპებისთვის ჰაბლის მსგავსად, მკვლევარებს შეუძლიათ დარწმუნებულნი იყვნენ, რომ მათ იპოვეს გალაქტიკა, რომელიც უკიდურესად წითლად გადაადგილებულია - რაც ნიშნავს, რომ ის ძალიან შორსაა და, შესაბამისად, ძალიან ძველი.

თუნდაც იმ პირველი ღრმა ველის სურათი Webb-დან შეგიძლიათ იხილოთ რამდენიმე ძალიან ძველი გალაქტიკა. გალაქტიკათა გროვა, რომელიც გამოსახულების ფოკუსშია, 4,6 მილიარდი წლისაა, მაგრამ მისი მასის გამო, ის თავის გარშემო ახვევს დროს სივრცეს. ეს ნიშნავს, რომ სინათლე, რომელიც მოდის ამ გროვის უკან გალაქტიკებიდან, ასევე მოხრილია, ამიტომ გროვა გამადიდებელი შუშის მსგავსად მოქმედებს ეფექტში, რომელსაც გრავიტაციული ლინზირება ეწოდება. ზოგიერთი გალაქტიკა ამ ღრმა ველში დანახული დაახლოებით 13 მილიარდი წლისაა, რაც იმას ნიშნავს, რომ ისინი ჩამოყალიბდნენ სამყაროს პირველ მილიარდ წელიწადში.

გაფართოება მეტის გასაკეთებლად

თუ Webb თავდაპირველად კონცეპტუალიზებული იყო, როგორც კოსმოლოგიური ინსტრუმენტი, ის მალე გაფართოვდა და გახდა ბევრად მეტი.

Webb-ის დაგეგმვის ათწლეულების განმავლობაში, დიზაინერებმა გააცნობიერეს, რომ მათ მიერ შექმნილ ხელსაწყოს გამოყენება შეიძლება ბევრად უფრო მრავალფეროვანი სფეროსთვის, ვიდრე უბრალოდ კოსმოლოგია. მათ დაამატეს ახალი ინსტრუმენტები, როგორიცაა MIRI, რომელიც გამოიყურება შუა ინფრაწითელ ტალღის სიგრძეზე და არა ახლო ინფრაწითელზე და უფრო სასარგებლოა ვარსკვლავებისა და პლანეტების ფორმირების შესასწავლად, ვიდრე კოსმოლოგიაში. ეს განსხვავება მოაქვს თავის გამოწვევას, როგორც ამ ინსტრუმენტს აქვს სხვადასხვა დეტექტორები სხვა ინსტრუმენტებიდან და მოითხოვს მის საკუთარი ქულერი. მაგრამ, სხვა ინსტრუმენტებთან ერთად, ის აფართოებს იმას, რისი გაკეთებაც Webb-ს შეუძლია შესაძლებლობების მთელ სპექტრში.

„ტელესკოპის თავდაპირველი აქცენტი გაცილებით მეტი იყო მაღალი წითელ გადანაწილების სამყაროზე“, - შეაჯამა მაკკაგრინი. „ეს იყო უმაღლესი მიზანი, ამ პირველი ვარსკვლავებისა და გალაქტიკების პოვნა, რომლებიც ჩამოყალიბდნენ დიდი აფეთქების შემდეგ. ყოველივე ამის შემდეგ, „სასიამოვნოა“. მაგრამ პროექტის პროგრესის შემდეგ, ჩვენ მოვახერხეთ ეს ოთხ თემად გადაგვექცია: კოსმოლოგია, ვარსკვლავების ფორმირება, პლანეტარული მეცნიერება და გალაქტიკის ევოლუცია. ჩვენ დავრწმუნდით, რომ ობსერვატორიას შეეძლო ეს ყველაფერი“.

კამერები და სპექტროგრაფები

Webb-ს აქვს ოთხი ინსტრუმენტი: ახლო ინფრაწითელი კამერა ან NIRCam, ახლო ინფრაწითელი სპექტროგრაფი ან NIRSpec, ახლო ინფრაწითელი გამომსახველი და უწყვეტი სპექტროგრაფი ან NIRISS და შუა ინფრაწითელი ინსტრუმენტი ან MIRI. ასევე არსებობს სენსორი, სახელწოდებით Fine Guidance Sensor (FGS), რომელიც ეხმარება ტელესკოპის სწორი მიმართულებით მიმართვას.

ინსტრუმენტები არის კამერებისა და სპექტროგრაფების ნაზავი, რომლებიც არის ინსტრუმენტები სინათლის დაყოფისთვის სხვადასხვა ტალღის სიგრძეზე, ასე რომ თქვენ შეგიძლიათ ნახოთ რა ტალღის სიგრძე შეიწოვება. ეს საშუალებას გაძლევთ დაინახოთ რისგან შედგება ობიექტი მისი გამოსხივების შუქის დათვალიერებით.

მიუხედავად იმისა, რომ კამერების მიერ გადაღებული სურათები იპყრობს საზოგადოების ყველაზე დიდ ყურადღებას, სპექტროგრაფები არ უნდა იყოს შეფასებული, როგორც სამეცნიერო ინსტრუმენტი. ამჟამად გამოყოფილი დაკვირვების დროის დაახლოებით ნახევარი ეთმობა სპექტროსკოპიას, ისეთი ამოცანებისთვის, როგორიცაა ეგზოპლანეტების ატმოსფეროს შემადგენლობის ანალიზი. ნაწილობრივ, ეს იმიტომ ხდება, რომ ობიექტის სპექტრის გადაღებას უფრო მეტი დრო სჭირდება, ვიდრე მისი გამოსახულების გადაღებას, ნაწილობრივ კი იმიტომ, რომ სპექტროსკოპიას შეუძლია გააკეთოს ისეთი რამ, რისი გაკეთებაც შეუძლებელია.

კამერები და სპექტროგრაფები ასევე ერთად მუშაობენ, რადგან გამოსახულების დროს გამოყენებული ფილტრები სასარგებლოა სპექტროგრაფებით შესასწავლი ობიექტების შესარჩევად.

„წარმოიდგინეთ, რომ ღრმა ველს აკეთებთ და NIRCam-ით იღებთ ღრმა სურათებს“, - განმარტა მაკკოგრიანმა. „შემდეგ იყენებთ სხვადასხვა ფილტრებს კანდიდატების შესარჩევად, რადგან ძალიან ბევრი რამ იქნება ამ სფეროში სათითაოდ სპექტროსკოპიით შესახედად. ასე რომ, თქვენ გჭირდებათ გამოსახულება, რომ იპოვოთ კანდიდატები“, მაგალითად, გამოსახულების ფერების დათვალიერებით, რათა გადაწყვიტოთ, რომ მოცემული ობიექტი არის, ვთქვათ, მაღალი წითელი გადაადგილების გალაქტიკა და არა ახლომდებარე მკრთალი ვარსკვლავი.

ეს უკვე დადასტურდა პრაქტიკაში უების პირველი ღრმა ველის სურათი. გამოსახულება გაკეთდა NIRCam-ის კამერით, რომელმაც შეძლო აეღო დიდი რაოდენობით გალაქტიკა როგორც ახლო, ისე შორს ერთ განსაცვიფრებელ სურათში. შემდეგ კონკრეტული სამიზნეები, როგორიცაა ა 13 მილიარდ წელზე მეტი ხნის გალაქტიკააიყვანეს და დააკვირდნენ NIRSpec სპექტროგრაფით, აგროვებდნენ მონაცემებს ამ ადრეული გალაქტიკის შემადგენლობისა და ტემპერატურის შესახებ.

”ეს ისეთი ლამაზი, სუფთა სპექტრია”, - თქვა მაკკოგრიანმა. „არავის არასდროს უნახავს მსგავსი რამ არსად. ასე რომ, ჩვენ ახლა ვიცით, რომ ეს მანქანა წარმოუდგენლად მძლავრად მუშაობს. ”

მრავალი რეჟიმი

Webb-ის სრული შესაძლებლობების გასაგებად, თქვენ უნდა იცოდეთ, რომ ოთხ ინსტრუმენტს არ აქვს მხოლოდ ერთი რეჟიმი - ისინი შეიძლება გამოყენებულ იქნას მრავალი გზით სხვადასხვა სამიზნეების დასათვალიერებლად. საერთო ჯამში არსებობენ 17 რეჟიმი ოთხ ინსტრუმენტს შორის, და თითოეული მათგანი უნდა გამოსცადეს და გადამოწმებულიყო, სანამ ტელესკოპი მზად იქნებოდა სამეცნიერო ოპერაციების დასაწყებად.

მაგალითად, აიღეთ NIRSpec ინსტრუმენტი. მას შეუძლია შეასრულოს რამდენიმე ტიპის სპექტროსკოპია, მათ შორის ფიქსირებული ჭრილის სპექტროსკოპია, რომელიც არის ძალიან მგრძნობიარე რეჟიმი ინდივიდუალური სამიზნეების გამოსაკვლევად. (როგორიცაა ნეიტრონული ვარსკვლავების შერწყმის შედეგად გამოსხივებული სინათლის ანალიზი, რომელსაც ეწოდება კილონოვა), ან ველის ერთეული სპექტროსკოპია, რომელიც ათვალიერებს სპექტრებს მრავალჯერ პიქსელები მცირე ფართობზე, რათა მიიღოთ კონტექსტური ინფორმაცია სამიზნის შესახებ (როგორიცაა უკიდურესად შორეულ გალაქტიკაზე ყურება, რომელიც დახრილი იყო გრავიტაციით ლინზირება).

მესამე ტიპის სპექტროსკოპია, რომელსაც NIRSpec აკეთებს, არის რაღაც განსაკუთრებული, რომელსაც ეწოდება მრავალობიექტური სპექტროსკოპია. იგი იყენებს პაწაწინა ფანჯრის მსგავს ჟალუზებს, რომლებიც მოწყობილია ფორმატში, რომელსაც ეწოდება მიკროჩამკეტის მასივი. ”ისინი ძირითადად არის რამდენიმე სანტიმეტრის ზომის პატარა მოწყობილობები, რომელთაგან ოთხი გვაქვს. თითოეულ ამ მოწყობილობაში არის 65,000 პატარა ინდივიდუალური ჩამკეტი“, - თქვა მაკკოგრიანმა.

თითოეული ამ ჩამკეტის გახსნა ან დახურვა შესაძლებელია ინდივიდუალურად კონტროლდებოდეს, რაც მკვლევარებს საშუალებას აძლევს აირჩიონ ველის რომელ ნაწილებს უყურებენ. ამ მიკროჩამკეტების გამოსაყენებლად, მკვლევარები პირველად იღებენ სურათს სხვა ინსტრუმენტის გამოყენებით, როგორიცაა NIRCam, რათა შეარჩიონ ინტერესის ობიექტები. შემდეგ ისინი ბრძანებენ ამ საინტერესო ობიექტების შესაბამისი ჟალუზების გახსნას, ხოლო დანარჩენები დახურული რჩება.

ეს საშუალებას აძლევს შუქს სამიზნეებიდან, როგორიცაა კონკრეტული გალაქტიკები, გაბრწყინდეს ტელესკოპის დეტექტორებზე, ისე, რომ არ დაუშვას ფონიდან შუქის გაჟონვა. „მხოლოდ კარის გახსნით, სადაც გალაქტიკაა და ყველა სხვა კარის დახურვით, როცა სინათლე შემოვა. ეს ობიექტი, ის ვრცელდება სპექტრში და თქვენ არ გაქვთ სხვა სინათლე, რომელიც შემოდის“, - მაკკოგრი განაცხადა. ”ეს მას უფრო მგრძნობიარეს ხდის.”

ეს მრავალობიექტური სპექტროსკოპია შეიძლება გამოვიყენოთ კონკრეტული გალაქტიკების დასათვალიერებლად ღრმა ველის სურათებში, რაც განსაკუთრებით სასარგებლოა ადრეული გალაქტიკების შესასწავლად, რომლებიც ძლიერ წითლად გადაადგილდებიან. და ამ მეთოდს შეუძლია ერთდროულად მიიღოს სპექტრები 100-მდე ობიექტიდან, რაც მას მონაცემთა შეგროვების ძალიან ეფექტურ საშუალებას აქცევს.

საქმე ზედმეტ შუქთან

როგორც მიკროჩამკეტები გვიჩვენებს, ძალიან მგრძნობიარე ინსტრუმენტებთან მუშაობის ერთ-ერთი რთული ნაწილია ზედმეტი სინათლე. აიღეთ ნამუშევარი ჯეიმს უები გააკეთებს იუპიტერზე ფუნქციონირების პირველ თვეებში - სინამდვილეში ძალიან რთულია იუპიტერის გარშემო რგოლებისა და მთვარეების გამოსახვა, რადგან თავად პლანეტა ძალიან კაშკაშაა. თუ სუსტი ობიექტი, რომლის დაკვირვებას ცდილობთ, არის ძალიან კაშკაშა ობიექტის გვერდით, მას შეუძლია ააფეთქოს თქვენი წაკითხვები, ასე რომ ყველაფერი, რასაც ხედავთ, არის ნათელი ობიექტის სინათლე.

მსგავსი პრობლემა ჩნდება, როდესაც თქვენ ცდილობთ დააკვირდეთ შორეულ ეგზოპლანეტებს, რომლებიც ძალიან ბუნდოვანია იმ ვარსკვლავებთან შედარებით, რომლებსაც მათ გარშემო ბრუნავენ. ამ გამოწვევის დასაძლევად, ჯეიმს ვებს აქვს კიდევ ერთი ხრიკი, რომელსაც ეწოდება კორონოგრაფია.

როგორც NIRCam-ს, ასევე MIRI-ს აქვს კორონაგრაფიის რეჟიმი, რომლის უმარტივესი ფორმაა ნათელი ობიექტის წინ პატარა ლითონის დისკის განთავსება, რათა დაბლოკოს მისი შუქი. ამის შემდეგ შეგიძლიათ უფრო ადვილად დააკვირდეთ მის გარშემო არსებულ სხვა, დაბნელებულ სინათლის წყაროებს. მაგრამ ამ მიდგომას აქვს თავისი შეზღუდვები: თუ კაშკაშა ობიექტი მოძრაობს დისკის უკან, მისი შუქი შეიძლება გადაიღვაროს კიდეებზე და გააფუჭოს დაკვირვებები. თქვენ შეგიძლიათ დისკი უფრო პატარა გახადოთ, რათა დაბლოკოს ობიექტის მხოლოდ ცენტრალური ყველაზე ნათელი წერტილი, მაგრამ მაშინ მაინც გექნებათ ბევრი ზედმეტი შუქი. შეგიძლიათ დისკი უფრო დიდი გახადოთ, მაგრამ შემდეგ ის დაბლოკავს სხვა ობიექტებს, რომლებიც ახლოს არიან ნათელ ობიექტთან.

ასე რომ, არსებობს ამ კორონაგრაფიის რეჟიმის სხვა ფორმა, რომელიც იყენებს აპარატურას, რომელსაც ეწოდება ოთხი კვადრანტი ფაზის ნიღაბი. ”ეს არის ოპტიკის ძალიან ჭკვიანი ნაწილი,” - თქვა მაკკოგრიანმა. ”მას არ აქვს ლითონის დისკი, მაგრამ აქვს ოთხი განსხვავებული ცალი მინა, რომლებიც სხვადასხვა ფაზებს აწვდიან შემომავალ შუქს. როდესაც ჩვენ ვფიქრობთ სინათლეზე, როგორც ტალღაზე და არა როგორც ფოტონებს, სინათლეს აქვს ფაზა. თუ თქვენ განათავსებთ ნათელ წყაროს ჯვარზე, სადაც ეს ოთხი განსხვავებული ფაზის ფირფიტა ხვდება, შეგიძლიათ შეიმუშავეთ ისე, რომ სინათლე რეალურად გააუქმოს ვარსკვლავიდან, ტალღის ჩარევის გამო ეფექტი.”

ეს ნიშნავს, რომ თუ თქვენ სწორად მოათავსებთ მას ისე, რომ ნათელი ობიექტი იყოს ზუსტად ამ კვადრატების შუაში, ვარსკვლავის შუქი გაუქმდება, მაგრამ სხვა ობიექტების შუქი, როგორიცაა პლანეტები, მაინც იქნება ხილული. ეს მას იდეალურს ხდის მათ მასპინძელ ვარსკვლავებთან ახლოს მოძრავ ეგზოპლანეტებზე დასაკვირვებლად, რომელთა დანახვა სხვაგვარად შეუძლებელი იქნებოდა.

დროის გამოყენება

ნათელი და ბუნდოვანი ობიექტების შერევის კიდევ ერთი გზაა დროთა განმავლობაში მრავალჯერადი წაკითხვა. თქვენი ტელეფონისგან განსხვავებით, რომელიც იღებს სურათს და შემდეგ დაუყოვნებლივ აღდგება, Webb-ის დეტექტორებს შეუძლიათ მრავალი წაკითხვა გადატვირთვის გარეშე.

”ასე რომ, ჩვენ შეგვიძლია გადავიღოთ სურათების სერია დროთა განმავლობაში ერთი და იგივე დეტექტორით, რადგან ის აგროვებს შუქს სუსტი წყაროებიდან,” - განმარტავს მაკკოგრინი. ”მაგრამ როდესაც ჩვენ ვუყურებთ მონაცემებს, ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ პირველი სურათები ნათელი წყაროებისთვის, სანამ ისინი გაჯერდებიან, შემდეგ კი გავაგრძელოთ სინათლის შეგროვება სუსტი წყაროებიდან და მივიღოთ მგრძნობელობა. ის ეფექტურად აფართოებს დინამიურ დიაპაზონს დეტექტორების მრავალჯერ წაკითხვით. ”

სხვა რეჟიმს, რომლითაც ინსტრუმენტებს შეუძლიათ მუშაობა, ეწოდება დროის სერიების დაკვირვება, რომელიც ძირითადად ატარებს ბევრ კითხვას ერთმანეთის მიყოლებით იმ ობიექტების გადასაღებად, რომლებიც დროთა განმავლობაში იცვლება. ეს სასარგებლოა ისეთი ობიექტების გადასაღებად, რომლებიც ციმციმებენ, როგორიცაა იმპულსური ნეიტრონული ვარსკვლავები, რომლებსაც მაგნიტარები ჰქვია, ან ეგზოპლანეტების დასათვალიერებლად, რომლებიც მოძრაობენ მათი მასპინძელი ვარსკვლავის სახეზე მოძრაობით, რომელსაც ეწოდება ტრანზიტი.

„როგორც პლანეტა გადის ვარსკვლავის წინ, თქვენ გინდათ დაიჭიროთ იგი როგორც ტრანზიტის კიდეებზე, ასევე ტრანზიტის შუაში“, - თქვა მაკკოგრიანმა. ”ასე რომ, თქვენ უბრალოდ აგრძელებთ მის ყურებას და აგრძელებთ მონაცემებს.”

ამ მეთოდის ერთ-ერთი გამოწვევა არის ის, რომ ტელესკოპს სჭირდება თითქმის სრულყოფილ განლაგებაში ყოფნა, რადგან თუ ის ოდნავ მაინც გადაადგილდება, ის ხმაურს შემოაქვს მონაცემებში. მაგრამ კარგი ამბავი ის არის, რომ ტელესკოპი ძალიან კარგად მუშაობს ობიექტისკენ მიმართვისა და მასში დარჩენის თვალსაზრისით ადგილი, Fine Guidance Sensor-ის წყალობით, რომელიც იკეტება ახლომდებარე ვარსკვლავებზე და არეგულირებს ნებისმიერ დარღვევას, როგორიცაა მზის ქარები.

Webb-თან მუშაობის გამოწვევები

როგორც ყველა ტექნოლოგიის შემთხვევაში, არსებობს შეზღუდვები იმის შესახებ, თუ რა შეუძლია Webb-ს. Webb-ის გამოყენებით მეცნიერებისთვის ერთ-ერთი დიდი პრაქტიკული შეზღუდვა არის ტელესკოპიდან შეგროვებული მონაცემების რაოდენობა. ჰაბლისგან განსხვავებით, რომელიც დედამიწის გარშემო ბრუნავს, უები მზის გარშემო ბრუნავს ა პოზიცია სახელწოდებით L2.

ეს არის დედამიწიდან დაახლოებით 1 მილიონი მილის დაშორებით, ამიტომ Webb აღჭურვილია ა ძლიერი რადიო ანტენა რომელსაც შეუძლია მონაცემების გაგზავნა დედამიწაზე 28 მეგაბიტი წამში სიჩქარით. ეს საკმაოდ შთამბეჭდავია - როგორც მაკკოგრინმა აღნიშნა, ეს არსებითად უფრო სწრაფია ვიდრე Wi-Fi მის სასტუმროში, რომელსაც ჩვენ ვიყენებდით ლაპარაკი, თუნდაც ბევრად უფრო დიდ მანძილზე - მაგრამ ეს არ არის ახლოს იმ მონაცემთა მთლიან რაოდენობასთან, რომლის მიღებაც ინსტრუმენტებს შეუძლიათ მეორე.

ობსერვატორიას აქვს მცირე რაოდენობით მყარი საცავი, დაახლოებით 60 GB, რომელსაც შეუძლია მოკლე დროში ჩაწეროს მონაცემები, თუ ინსტრუმენტები აგროვებენ იმაზე მეტ მონაცემს, ვიდრე შეიძლება უკან გაგზავნონ, როგორც ბუფერი. ეს შეიძლება ბევრს არ ჟღერდეს იმ საცავთან შედარებით, რომელსაც ჩვეულებრივ იღებთ ტელეფონზე ან ლეპტოპზე, მაგრამ ტექნიკის მოთხოვნები, რომლებიც უსაფრთხოა რადიაციისგან და შეუძლია გაუძლოს ათწლეულების გამოყენებას, საკმაოდ განსხვავებულია.

ეს შეზღუდვა ნიშნავს, რომ მკვლევარებმა უნდა იყვნენ შერჩევითი იმის შესახებ, თუ რა მონაცემებს ანიჭებენ პრიორიტეტს ტელესკოპიდან ქვევით ბმულებში, აირჩიონ მხოლოდ ყველაზე მნიშვნელოვანი მონაცემები მათი საჭიროებისთვის. შეიძლება გაგიკვირდეთ, რატომ არ არის ამ შემთხვევაში Webb დედამიწასთან უფრო ახლოს განლაგებული, მაგრამ L2 ორბიტა აუცილებელია მისი ფუნქციონირებისთვის - და მიზეზი არის ტემპერატურის გამო.

„ადამიანებს ჰგონიათ, რომ სივრცე ცივია, მაგრამ არა თუ დიდი ობიექტის გვერდით ხართ, რომელიც ყოველდღე გათბობთ, როგორც დედამიწა ან მზე“, - თქვა მაკკოგრიანმა. „ასე რომ, თუ გსურთ ინფრაწითელში ჩახედვა, უნდა დარწმუნდეთ, რომ თქვენი ტელესკოპი წარმოუდგენლად ცივია, ასე რომ ის არ ასხივებს ტალღის სიგრძეს, რომელსაც თქვენ ცდილობთ. აღმოაჩინე“. ამიტომ Webb-ს აქვს უზარმაზარი მზისგან დამცავი, რომელიც ეხმარება მის სიგრილეს, და რატომ არის ის L2-ზე, რათა მზისგან დამცავი დაბლოკოს სითბო როგორც მზედან, ასევე მზისგან. Დედამიწა.

„ჩვენ ავაშენეთ ობსერვატორია, რომელიც უნდა იყოს L2-ზე, უნდა იყოს იქ, რომ გაცივდეს, რათა შეძლოს ამ მეცნიერების მიწოდება. და რადგან ის L2-ზეა, ჩვენ გვაქვს მხოლოდ გარკვეული გამტარუნარიანობა, ”- განმარტა მაკკაგრინმა. ”უფასო ლანჩი არ არსებობს, მოდით ასე ვთქვათ.”

საზოგადოება გადაწყვეტს

Webb-ის დაკვირვების პირველი წელი საგულდაგულოდ არის დაგეგმილი. სამეცნიერო ოპერაციების პირველ ხუთ თვეში იმუშავებს ადრეული გამოშვების სამეცნიერო პროგრამები, რომლებიც შექმნილია იმისთვის, რომ გადალახოს Webb-ის აპარატურის საზღვრები და დაინახოს რა შეუძლია მას. პირველი წლის განმავლობაში ის იმუშავებს პროგრამებზე, რომლებიც შერჩეულ იქნა ციკლი 1, მათ შორის ეგზოპლანეტების, შავი ხვრელების, ღრმა ველების და ა.შ.

ამის მიღმა, თუმცა, მომავალი სამუშაო, რომელიც უნდა გაკეთდეს Webb-ის გამოყენებით, ძირითადად ღიაა. მკვლევარები წარადგენენ წინადადებებს იმის შესახებ, თუ რა მონაცემების შეგროვება სურთ Webb-ის გამოყენებით, და ეს წინადადებები განიხილება თანატოლების მიერ, რათა შეარჩიონ ის, რაც ყველაზე მეცნიერულად საინტერესოა. „საზოგადოება წყვეტს, რა კეთდება ობსერვატორიასთან“, - თქვა მაკკოგრიანმა.

საზოგადოების ამ ჩართულობამ უკვე შეცვალა Webb-ის გამოყენება - მაგალითად, ეგზოპლანეტების კვლევა ამჟამად იკავებს კვლევის პირველ რაუნდში დაკვირვების ხელმისაწვდომი დროის დაახლოებით მესამედს. როდესაც მაკკოგრინი და მისი კოლეგები გეგმავდნენ იმის გარკვევას, თუ როგორ შეიძლებოდა Webb-ის გამოყენება 2000-იანი წლების დასაწყისში, მათ ვერ წარმოედგინათ. სადმე ახლოს იქნებოდა ამდენი ეგზოპლანეტების კვლევა, რადგან ამ დროს ძალიან ცოტა ეგზოპლანეტა იყო აღმოჩენილი დრო.

ეს განასხვავებს ვებს ძალიან კონკრეტული მიზნის მქონე მისიებისგან, როგორიცაა ESA-ს Gaia ობსერვატორია, რომელიც არის შექმნილია სპეციალურად გალაქტიკის 3D რუქის შესაქმნელად, და უფრო ჰაბლის მსგავსი, რომელიც შექმნილია მრავალი შესახვედრად კვლევის საჭიროებები. ”ეს ნამდვილად არის ზოგადი დანიშნულების ობსერვატორია,” - თქვა მაკკოგრიანმა. თქვენ მხოლოდ უნდა შეხედოთ ჰაბლს და როგორ განვითარდა იგი წლების განმავლობაში. ნაწილობრივ ახალი ინსტრუმენტების დაყენების გზით, მაგრამ ძირითადად სამეცნიერო საზოგადოების გადაწყვეტილებით, რომ არსებობს სხვადასხვა პრიორიტეტები და სხვადასხვა სფეროები, რომლებიც უნდა გაკეთდეს.

ეს მოქნილობა შესაძლებელია, რადგან Webb შექმნილია იმისთვის, რომ გამოსადეგი იყოს მრავალი დარგის კვლევისთვის – მათ შორის აპლიკაციების ჩათვლით, რომლებზეც ჯერ არ გვიფიქრია. ვებ არის დაგეგმილი გაგრძელდება მინიმუმ 20 წელიწადი და ჩვენ ძლივს დავიწყეთ იმის შესწავლა, თუ რისი გაკეთება შეეძლო ამ დროს.

"ეს არის ამაღელვებელი რამ. თუ თქვენ ააშენებთ ძალიან მძლავრ, ძალიან ქმედუნარიან ზოგადი დანიშნულების ობსერვატორიას, ის მრავალი თვალსაზრისით შემოიფარგლება მხოლოდ საზოგადოების შემოქმედებითობით,” - თქვა მაკკოგრიანმა. „ვები არის ის, რასაც ჩვენ ახლა ვქმნით“.

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