James Webb'in ilk çalışma hedefleri eve yakın olacak

Dünyanın dört bir yanındaki gökbilimciler, mümkün olacak yeni bilim için beklentilerle dolup taşıyorlar. Dünyanın en güçlü uzay teleskobu olan James Webb Uzay Teleskobu görevini tamamladığında devreye alma. Teleskop 25 Aralık 2021'de fırlatıldığından beri donanımını son konfigürasyonuna getirdi, güneş etrafındaki son yörüngesine ulaştı ve aynalarını birincil kamerasıyla hizalamayı tamamladı, ancak hazır olmadan önce aletlerinin kalibrasyonu gibi hala yapılması gereken adımlar var. bilimsel kullanım

Bu yaz tamamlanması planlanan devreye alma aşaması tamamlanır tamamlanmaz, bilimsel gözlemler başlayacak. Teleskopun yüksek hassasiyeti ve kızılötesi yetenekleri bunu mümkün kılacağından, işlerin heyecan verici olduğu yer burasıdır. gibi mevcut uzay tabanlı teleskoplar tarafından gözlemlenenlerden bile daha sönük, son derece uzak nesneleri gözlemlemek için Hubble. Astronomik gözlemlerde yeni bir çağı başlatacak ve şu konuların araştırılmasına yardımcı olabilir: ilk galaksilerin nasıl oluştuğundan diğer yıldız sistemlerindeki gezegenlerin atmosfere sahip olup olmadığına kadar geniş bir yelpazeye sahiptir. ya da değil.

Bu yepyeni teleskopun yeteneklerini ilk beş ayında test etmek için on üç proje seçildi. operasyonlar ve tahmin edebileceğiniz gibi, hangi projelerin bu yeni aracı ilk kez kullanması gerektiği yarışması şiddetli.

Çoğu 13 proje seçildi kara delikler veya uzak galaksiler gibi uzak nesnelere bakacaktır. Ancak bir proje eve daha yakın görünecek - Jüpiter'de, tam kozmik arka bahçemizde.

Araştırmacıların bu büyük, güzel gaz devi hakkında ne keşfetmeyi umduklarını öğrenmek ve neden bu kadar yakın bir hedef olduğunu öğrenmek Jüpiter gözleminin lideri Berkeley astronomu Imke de Pater ile konuştuk. takım.

Keşfedilecek bütün bir sistem

Güneş sistemimizdeki uzak ötegezegenler ve hatta daha uzaktaki buz devi gezegenlerle karşılaştırıldığında, astronomlar Jüpiter hakkında çok şey biliyor. Hem yer tabanlı teleskoplardan elde edilen gözlemler hem de 2003 yılına kadar gezegenin yörüngesinde dönen Galileo gibi misyonlar sayesinde gezegen hakkında tonlarca veriye sahibiz. Juno şu anda hala yörüngede olan.

Ancak bilimde sıklıkla olduğu gibi, gezegen hakkında elde ettiğimiz her veri parçası daha fazla soruyu gündeme getirebilir. "Birkaç uzay aracıyla orada bulunduk ve gezegeni Hubble ve birçok yer tabanlı teleskopla elektromanyetik spektrumdaki dalga boylarında gözlemledik. (UV'den metre dalga boylarına kadar), bu yüzden Jüpiter'in kendisi, atmosferi, içi ve uyduları ve halkaları hakkında muazzam miktarda şey öğrendik" dedi. baba. "Fakat ne zaman daha fazlasını öğrenseniz, henüz anlamadığınız şeyler oluyor - yani her zaman daha fazla veriye ihtiyacınız oluyor."

Jüpiter hakkında sahip olduğumuz en büyük açık sorulardan bazıları onun atmosfer, ısının atmosferdeki katmanlar arasında nasıl hareket ettiği ve atmosferin manyetosferle nasıl etkileşime girdiği gibi.

Ancak grup, yalnızca Jüpiter'in kendisine bakmakla kalmayacak, Büyük Kırmızı Leke (çok büyük bir çalkantılı fırtına) gibi ayrıntılara odaklanacak. tüm Dünya'yı içine alacak kadar büyük bir nokta olarak görülebileceğini) ve gezegenin güney kutbunu (kendine özgü kutup ışıkları). Ayrıca gezegenin soluk halkaları ve Io ve Ganymede dahil uyduları da dahil olmak üzere tüm Jüpiter sistemine bakıyor olacaklar.

Bu hedeflerin her biri kendi başına ilgi çekicidir - örneğin, Io güneş sistemindeki volkanik olarak en aktif yerdir ve Ganymede kendi manyetosferini ürettiği bilinen tek aydır. Bir bütün olarak ele alındığında Jovian sistemi, Webb'in yeteneklerinin sınırlarını test etmek için ideal bir yerdir.

Kızılötesine bakma

Bu karmaşık konuların öğrenilmesine yardımcı olmak için de Pater'ın grubu, James Webb'in araştırmacıların gezegenin atmosferini daha derinden incelemesine olanak tanıyan kızılötesi yeteneklerinden yararlanacak.

Bu yetenekler, atmosferi görünür ışık dalga boyuna bakarak mümkün olanın ötesinde incelemeyi mümkün kılar. "Görünür dalga boyu aralığında, temelde bulutları görürsünüz" diye açıkladı. "Kızılötesi dalga boylarında, dalga boyuna bağlı olarak bulutların üstünde ve altında araştırma yapabilirsiniz. Farklı dalga boylarında, atmosferdeki opaklığa bağlı olarak atmosferdeki farklı yükseklikleri görebilirsiniz. atmosfer (yani, belirli bir dalga boyunda ne kadar "ışığın" emildiği, kişinin atmosfere ne kadar derin bakabileceğini belirler. gezegen)."

Bu araştırma için özellikle yararlı olan, Webb'in MIRI veya Orta Kızılötesi Cihazı kullanılarak görüntülenebilen orta kızılötesi dalga boyları olacaktır.

De Pater, "En büyük avantaj, orta kızılötesi dalga boylarındadır" diye açıkladı. "Bu dalga boylarının bazılarını yerden gözlemleyebiliriz, ancak Dünya'nın atmosferi o kadar çalkantılı ki, Yerde ne elde edersek edelim, gözlemleri çok iyi kalibre edemeyiz.” Bu da daha fazla belirsizlik anlamına geliyor veri; Dünya üzerindeki arka plan kızılötesi radyasyonu ile şiddetlenen bir problem.

Ancak James Webb gibi uzay tabanlı bir teleskopla atmosfer olmaz ve daha az arka plan radyasyonu engellenir ve bu, toplanan verilerin çok daha doğru olacağı anlamına gelir. Ek olarak, Webb, uzaydaki konumu sayesinde bir hedefe doğrultulabildiği ve sallanmadığı anlamına gelen olağanüstü bir denge sunar. Tüm bunlar, Jüpiter hakkında şimdiye kadarki en doğru verilerden bazılarını toplayabileceği anlamına geliyor.

Webb'in sınırlarını test etme

De Pater, James Webb'in nasıl kullanılabileceğine ilişkin önerileri değerlendirirken komitenin şu karara vardığını açıkladı: İlk önce hangi projelerin takip edileceği astronomi camiasının teleskopun neler yapabileceğine dair fikirlerini görmek istedi. Yapmak. "Yani gerçekten JWST'nin sınırlarını zorlayan projeler aradılar" dedi. “Projemizin yaptığı şey bu.”

Volkanlar, halkalar ve gezegenin atmosferinin katmanları gibi farklı özellikleri seçmek için sistemdeki farklı hedefler için Webb'in dört enstrümanını da farklı kombinasyonlarda kullanacaklar.

Plan, Jüpiter'i, halkalarını ve uyduları Io ve Ganymede'yi gözlemlemekti, ancak ekip teslim edildikten birkaç yıl sonra. Önerilerinde beklenmedik bir sorun ortaya çıktı - teleskop üzerinde planlanan çalışmaların çoğu için aslında çok hassastı. Jüpiter. "Teleskop beklediklerinden çok daha hassastı, bu yüzden Jüpiter'deki bazı gözlemlerimizi değiştirmek zorunda kaldık - ve Jüpiter'in kendisi üzerinde başlangıçta tahmin ettiğimizden daha azını yapabiliriz."

Ancak ekip, değerli verileri elde edebileceklerini ve istedikleri işi yapmanın yollarını bulabileceklerini hâlâ biliyordu. Hangi filtreleri kullanacakları gibi faktörleri değiştirdiler ve daha küçük görüş alanlarına baktılar.

Jüpiter neden böyle bir zorluk sunuyor?

Bir teleskobun çok hassas olduğu fikri kulağa mantıksız gelebilir. Ama bunu güneşe bakarken fotoğraf çekmek gibi düşünün: Tüm renkler uçar, böylece her şey beyaz ve soluk görünür ve hiçbir ayrıntıyı görmek zorlaşır. Güneşten gelen ışık çok parlak, bu da aşırı pozlanmış bir görüntüye yol açıyor.

Astronomik cisimleri incelerken de aynı şey olur. Gezegenler kendi ışıklarını üretmeyip sadece yıldızlarından gelen ışığı yansıttıkları için yıldızlara kıyasla çok fazla ışık yaymazlar. Bu, gezegenleri genel olarak yıldızlardan çok daha sönük yapar. Ancak küçük ayrıntılara baktığınızda veya aylar gibi daha da küçük cisimleri veya halkalar gibi ince ayrıntıları aradığınızda, bir gezegenden gelen ışık topladığınız verilerde parlama oluşturabilir.

Jüpiter'in uydularını veya halkalarını incelemek için Webb'i kullanırken karşılaşılan en büyük zorluk budur: Bu küçük nesnelerin ayrıntılı olarak görülebilmesi için gezegenden gelen ışığa izin vermeye çalışmak. Jüpiter gökyüzündeki en parlak nesnelerden biridir, bu yüzden bu kolay bir iş değildir.

Neyse ki gökbilimciler, Hubble Uzay Teleskobu gibi diğer araçları kullanarak gezegen halkalarını gözlemleme konusunda çok fazla deneyime sahiptir. De Pater, "Dolayısıyla bu bilgiyi JWST gözlemleri için kullanıyoruz" dedi. Ekip, halkaları farklı "yuvarlanma açılarında" gözlemleyecek, yani halkalar dedektörde biraz farklı yönlere kaydırılacak. Halkaları farklı açılardan gözlemleyerek, gezegenden saçılan ışığın halkalara nasıl düştüğünü görebilirler. Sonra bu ışık çıkarılabilir, geriye sadece halkalardan gelen ışık kalır.

Güneş sistemimizdeki ve ötesindeki gezegenleri incelemek

Jüpiter'i incelemek için Webb'i kullanmak, yalnızca bu yepyeni teleskopun sınırlarını test etmenin bir yolu değildir. Kendi güneş sistemimizdeki gezegenleri incelemek, güneş sistemimizin dışındaki, ötegezegenler olarak adlandırılan gezegenleri anlamaya da yardımcı olabilir.

Bugün ötegezegen biliminin en büyük amaçlarından biri, bir gezegeni tanımlamanın ve gezegenini tahmin etmenin ötesine geçmektir. boyut veya kütle ve sahip olup olmadığına bakarak daha eksiksiz bir anlayış oluşturmak için atmosfer.

Ancak uzak sistemlerdeki gezegenleri anlamak için, kendi gezegenlerimizi anlamaya yardımcı olur. Webb, Jüpiter ve Satürn'ün atmosferleri hakkında bildiklerimizle karşılaştırabileceğimiz uzak gaz devlerinin atmosferlerine bakıyor olacak.

Ayrıca, Jüpiter'i incelemek için Webb'i kullanan de Pater'in ekibi, astronomi camiasındaki diğer kişiler tarafından Jüpiter'deki diğer gezegenleri incelemek için kullanılabilecek bir dizi araç geliştirecek. Uranüs'ün ilgi çekici ve nadiren incelenen uzak gezegenleri de dahil olmak üzere, Webb'in onlar hakkında neler keşfedebileceğine dair bir fikir verin. Neptün.

“Ekibimiz, Jüpiter sistemi ve aynı zamanda Satürn sistemi, Uranüs ve Neptün için kullanılabilecek bir yazılım geliştirecek. Ve gözlemlerimize dayanarak insanlara neler bekleyebileceğinizi gösterebiliriz," dedi de Pater. "Kesinlikle bu şekilde bir yol bulucu."

Editörlerin Önerileri

• İşte bilim adamlarının hayatın 'cehennem gezegeni' Venüs'te gelişmiş olabileceğini düşünmesinin nedeni bu.
• 13,4 milyar yıl önce oluşan bir galaksiyi görmek için çarpıcı James Webb görüntüsünü yakınlaştırın
• James Webb şimdiye kadar keşfedilen en uzak aktif süper kütleli kara deliği tespit etti
• James Webb, evrenin büyük ölçekli yapısına dair ipuçları buldu
• James Webb, çarpıcı Orion nebulasında önemli bir molekül tespit etti