Astronomai visame pasaulyje šurmuliuoja iš naujo mokslo, kuris bus įmanomas kai tik James Webb kosminis teleskopas, galingiausias pasaulyje kosminis teleskopas, baigs savo veiklą paleidimas. Nuo tada, kai teleskopas buvo paleistas 2021 m. gruodžio 25 d., jis išskleidė savo techninę įrangą iki galutinės konfigūracijos, pasiekė paskutinę orbitą aplink saulę ir veidrodžiai sulygiuoti su pagrindine kamera, tačiau dar reikia atlikti tokius veiksmus kaip prietaisų kalibravimas, kol jis bus paruoštas moksliniam naudojimui.
Turinys
- Visa sistema, kurią reikia ištirti
- Žvilgsnis į infraraudonuosius spindulius
- Webb ribų išbandymas
- Kodėl Jupiteris pateikia tokį iššūkį
- Planetų tyrimas mūsų saulės sistemoje ir už jos ribų
Kai tik bus baigtas paleidimo etapas, kuris turėtų baigtis šią vasarą, prasidės moksliniai stebėjimai. Ir čia viskas tampa įdomi, nes teleskopo didelis jautrumas ir infraraudonųjų spindulių galimybės leis tai padaryti stebėti itin tolimus objektus, net silpnesnius nei stebimi dabartiniais kosminiais teleskopais, pavyzdžiui Hablas. Jis pradės naują astronominių stebėjimų erą ir gali padėti tirti tokias temas kaip platus, kaip susiformavo pirmosios galaktikos ir ar kitų žvaigždžių sistemų planetos turi atmosferą arba ne.
Atrinkta trylika projektų, skirtų išbandyti šio visiškai naujo teleskopo galimybes per pirmuosius penkis jo veiklos mėnesius. operacijas, ir, kaip galite įsivaizduoti, konkursas, kuriems projektai turėtų gauti pirmuosius šio naujojo įrankio išbandymus, buvo nuožmus.
Susijęs
- Žiūrėkite nuostabų vaizdą, kurį Jamesas Webbas padarė švęsdamas savo pirmąjį gimtadienį
- Viena galaktika, du vaizdai: žiūrėkite Hablo ir Webb vaizdų palyginimą
- Saturnas, kokio dar niekada nematėte, užfiksuotas Webb teleskopu
Dauguma Pasirinkta 13 projektų žiūrės į tolimus objektus, pavyzdžiui, juodąsias skyles ar tolimas galaktikas. Tačiau vienas projektas atrodys arčiau namų – Jupiteryje, mūsų kosminiame kieme.
Rekomenduojami vaizdo įrašai
Norėdami sužinoti, ką mokslininkai tikisi atrasti apie šį didelį, gražų dujų milžiną, ir išsiaiškinti, kodėl toks gana artimas taikinys yra naudojamas išbandyti tokį galingą teleskopą, kalbėjome su Berklio astronomu Imke de Pater, Jupiterio stebėjimo vadovu. komanda.
Visa sistema, kurią reikia ištirti
Palyginti su tolimomis egzoplanetomis ar net tolimesnėmis ledo milžiniškomis planetomis mūsų Saulės sistemoje, astronomai apie Jupiterį žino daug. Duomenų apie planetą turime daug dėl stebėjimų iš antžeminių teleskopų ir misijų, tokių kaip „Galileo“, kurios skriejo aplink planetą iki 2003 m. Juno kuri ir dabar ten skrieja.
Tačiau, kaip dažnai būna su mokslu, kiekvienas mūsų gaunamas duomenų apie planetą gabalas gali sukelti daugiau klausimų. „Mes ten buvome su keliais erdvėlaiviais ir stebėjome planetą su Hablo ir daugybe antžeminių teleskopų bangų ilgiais visame elektromagnetiniame spektre. (nuo UV iki metrų bangos ilgio), todėl mes daug sužinojome apie patį Jupiterį, jo atmosferą, vidų ir apie jo mėnulius bei žiedus“, – sakė de. Pater. „Tačiau kiekvieną kartą, kai sužinai daugiau, yra dalykų, kurių dar nesupranti, todėl visada reikia daugiau duomenų.
Kai kurie iš didžiausių atvirų klausimų, kuriuos turime apie Jupiterį, yra susiję su juo atmosfera, pavyzdžiui, kaip šiluma juda tarp atmosferos sluoksnių ir kaip atmosfera sąveikauja su magnetosfera.
Tačiau grupė žiūrės ne tik į patį Jupiterį, tobulindama tokias detales kaip Didžioji Raudonoji dėmė (turbulentinė audra, tokia didžiulė kad jis gali būti vertinamas kaip pakankamai didelė dėmė, kad apimtų visą Žemę) ir planetos pietinis ašigalis (su išskirtiniu auroras). Jie taip pat žiūrės į visą Jovijos sistemą, įskaitant silpnus planetos žiedus ir jos palydovus, įskaitant Io ir Ganimedą.
Kiekvienas iš šių taikinių yra intriguojantis savaime – pavyzdžiui, Io yra vulkaniškai aktyviausia vieta Saulės sistemoje, o Ganimedas yra vienintelis mėnulis, kuris, kaip žinoma, sukuria savo magnetosferą. Apskritai Jovian sistema yra ideali vieta išbandyti Webb galimybių ribas.
Žvilgsnis į infraraudonuosius spindulius
Siekdama sužinoti apie šias sudėtingas temas, de Paterio grupė pasinaudos Jameso Webbo infraraudonųjų spindulių galimybėmis, kurios leis tyrėjams giliau pažvelgti į planetos atmosferą.
Šios galimybės leidžia tirti atmosferą daugiau, nei būtų įmanoma pažvelgus į matomos šviesos bangos ilgį. „Matomo bangos ilgio diapazone iš esmės matote debesis“, - paaiškino ji. „Esant infraraudonųjų spindulių bangos ilgiui, galite zonduoti virš debesų ir žemiau debesų, priklausomai nuo bangos ilgio. Esant skirtingam bangos ilgiui, galite matyti skirtingus atmosferos aukščius, priklausomai nuo neskaidrumo atmosferoje atmosfera (t. y. kiek „šviesos“ sugeria tam tikru bangos ilgiu, lemia, kaip giliai galima pažvelgti į planeta).
Šiam tyrimui ypač naudingi bus vidutinio infraraudonųjų spindulių bangos ilgiai, kuriuos galima peržiūrėti naudojant Webb MIRI arba Mid-Infrared Instrument.
„Didžiausias pranašumas yra vidutinio infraraudonųjų spindulių bangos ilgiuose“, - paaiškino de Pateris. „Galime stebėti kai kuriuos iš šių bangų ilgių nuo žemės, tačiau Žemės atmosfera yra tokia nerami, kad ką gauname ant žemės, mes negalime labai gerai sukalibruoti stebėjimų. Tai reiškia daugiau neapibrėžtumo duomenys; problema, kurią apsunkina foninė infraraudonoji spinduliuotė Žemėje.
Tačiau naudojant kosminį teleskopą, pavyzdžiui, Jamesą Webbą, nėra jokios atmosferos ir mažiau foninės spinduliuotės, o tai reiškia, kad surinkti duomenys bus daug tikslesni. Be to, Webb pasižymi išskirtiniu stabilumu, o tai reiškia, kad dėl savo padėties erdvėje gali nukreipti į taikinį ir nesvyruoti. Visa tai reiškia, kad jis gali rinkti kai kuriuos tiksliausius Jupiterio duomenis.
Webb ribų išbandymas
Vertindamas pasiūlymus, kaip Jamesas Webbas galėtų būti panaudotas, paaiškino de Pateris, komitetui sprendžiant kurie projektai pirmiausia norėjo pamatyti astronomijos bendruomenės idėjas apie tai, ką teleskopas galėtų daryti. „Taigi jie tikrai ieškojo projektų, kurie išstūmė JWST į ribas“, - sakė ji. „Štai ką daro mūsų projektas“.
Jie naudos visus keturis Webb instrumentus skirtingais deriniais skirtingiems sistemos taikiniams, kad išskirtų įvairias savybes, tokias kaip ugnikalniai, žiedai ir planetos atmosferos sluoksniai.
Planas buvo stebėti Jupiterį, jo žiedus ir jo palydovus Io ir Ganimedą, tačiau praėjus keleriems metams po to, kai komanda pateikė jų pasiūlyme iškilo netikėta problema – teleskopas iš tikrųjų buvo per jautrus daugeliui suplanuotų darbų Jupiteris. „Teleskopas buvo daug jautresnis, nei jie tikėjosi, todėl turėjome pakeisti keletą savo stebėjimų apie Jupiterį, o pačiame Jupiteryje galime padaryti mažiau, nei tikėjomės iš pradžių.
Tačiau komanda vis tiek žinojo, kad gali gauti vertingų duomenų ir rasti būdų, kaip atlikti norimą darbą. Jie pakeitė veiksnius, pvz., kokius filtrus naudos, ir žiūrėjo į mažesnius matymo laukus.
Kodėl Jupiteris pateikia tokį iššūkį
Mintis, kad teleskopas yra per jautrus, gali skambėti prieštaringai. Tačiau pagalvokite apie tai kaip apie fotografavimą atsigręžus į saulę: visos spalvos išblunka, todėl viskas atrodo balta ir išblukusi, sunku įžvelgti detales. Iš saulės sklindanti šviesa tiesiog per ryški, todėl vaizdas yra per daug eksponuojamas.
Tas pats nutinka ir tiriant astronominius kūnus. Planetos neskleidžia daug šviesos, palyginti su žvaigždėmis, nes jos neskleidžia savo šviesos, o tik atspindi savo žvaigždžių šviesą. Dėl to planetos yra daug blankesnės nei žvaigždės apskritai. Tačiau kai žiūrite į mažas detales arba ieškote dar mažesnių kūnų, pavyzdžiui, mėnulių, ar smulkių detalių, pavyzdžiui, žiedų, planetos šviesa gali sukelti renkamų duomenų akinimą.
Tai yra didelis iššūkis naudojant Webb Jupiterio mėnuliams ar žiedams tirti: stengtis leisti šviesą iš planetos, kad šie maži objektai būtų matomi išsamiai. Jupiteris yra vienas ryškiausių objektų danguje, todėl tai nėra lengva užduotis.
Laimei, astronomai turi daug patirties stebėdami planetų žiedus naudodami kitus įrankius, tokius kaip Hablo kosminis teleskopas. „Taigi mes naudojame šias žinias JWST stebėjimams“, - paaiškino de Pateris. Komanda stebės žiedus skirtingais „sukimosi kampais“, o tai reiškia, kad žiedai bus pasislinkę į šiek tiek kitokią detektoriaus orientaciją. Stebėdami žiedus skirtingais kampais, jie gali pamatyti, kaip išsklaidyta šviesa iš planetos krenta ant žiedų. Tada šią šviesą galima atimti, paliekant tik pačių žiedų šviesą.
Planetų tyrimas mūsų saulės sistemoje ir už jos ribų
Webb naudojimas Jupiteriui tirti yra ne tik būdas išbandyti šio visiškai naujo teleskopo ribas. Planetų tyrimas mūsų pačių saulės sistemoje taip pat gali padėti suprasti planetas už mūsų saulės sistemos ribų, vadinamas egzoplanetomis.
Vienas iš didžiausių egzoplanetų mokslo tikslų šiandien yra ne tik planetos identifikavimas ir jos įvertinimas dydį arba masę, ir geriau suprasti, ar jis turi atmosfera.
Tačiau norint suprasti planetas tolimose sistemose, tai padeda suprasti mūsų pačių planetas. Webbas žvelgs į tolimų dujų gigantų atmosferas, kurias galėsime palyginti su tuo, ką žinome apie Jupiterio ir Saturno atmosferas.
Be to, naudodama Webb Jupiteriui tirti, de Paterio komanda sukurs įrankių rinkinį, kurį kiti astronomijos bendruomenės nariai galės naudoti tirdami kitas planetas. mūsų saulės sistemą ir pažvelkite į tai, ką Webbas apie juos gali atrasti, įskaitant intriguojančias ir retai tyrinėjamas tolimas Urano planetas ir Neptūnas.
„Mūsų komanda kurs programinę įrangą, kuri gali būti naudojama Jovian sistemai, bet ir Saturno sistemai, Uranui ir Neptūnui. Ir mes galime parodyti žmonėms, ko galite tikėtis, remdamiesi mūsų pastebėjimais“, – sakė de Pateris. „Tai neabejotinai yra kelio ieškotojas“.
Redaktorių rekomendacijos
- Štai kodėl mokslininkai mano, kad gyvybė galėjo klestėti „pragaro planetoje“ Veneroje
- Priartinkite stulbinantį Jameso Webbo vaizdą, kad pamatytumėte galaktiką, susiformavusią prieš 13,4 milijardo metų
- Jamesas Webbas pastebėjo labiausiai nutolusią aktyvią supermasyvią juodąją skylę, kuri kada nors buvo atrasta
- Jamesas Webbas pastebi plataus masto visatos struktūros įkalčius
- Jamesas Webbas aptinka svarbią molekulę nuostabiame Oriono ūke
