NASA planira objaviti prve slike koje je napravio svemirski teleskop James Webb (JWST) 12. jula 2022. godine. Oni će označiti početak sljedeće ere u astronomiji, jer će Webb – najveći svemirski teleskop ikada napravljen – početi prikupljati naučne podatke koji će pomoći u odgovoru na pitanja o najranijim trenucima postojanja svemira i omogućiti astronomima da proučavaju egzoplanete detaljnije od ikada prije. Ali bilo je potrebno skoro osam mjeseci putovanja, postavljanja, testiranja i kalibracije kako bi se osiguralo da je ovaj najvredniji teleskop spreman za udarno vrijeme.
Najmoćniji prostor teleskop će, jednom u orbiti, zaviriti dalje u svemir – a time i dalje u prošlost – od bilo koje prethodne tehnologije, omogućavajući astronomima da vide uslove koji su postojali ubrzo nakon Velikog praska.
Gdje sve počinje za NASA-in teleskop?
U našoj galaksiji Mliječni put, teleskop će istraživati svjetove izvan Sunčevog sistema – ekstrasolarne planete ili egzoplanete – proučavajući njihovu atmosferu u potrazi za znakovima života, kao što su organski molekuli i voda.
Nakon uspješnog lansiranja teleskopa James Webb 25. decembra 2021., tim je započeo dug proces njegovog pomjeranja u njegovu konačnu orbitalnu poziciju, rastavljanja teleskopa i, kada se stvari ohlade, kalibracije kamera i senzora na brodu. Lansiranje je prošlo glatko. Jedna od prvih stvari koje su NASA-ini naučnici primijetili je da je teleskop imao više goriva na brodu nego što se očekivalo za buduća prilagođavanja orbite. Ovo bi omogućilo Webbu da radi mnogo duže od prvobitnog desetogodišnjeg cilja misije.
Prvi zadatak na Webbovom lunarnom putovanju do njegove konačne lokacije u orbiti bilo je postavljanje teleskopa. Prošlo je bez problema, počevši od postavljanja štitnika za sunce koji pomaže u hlađenju teleskopa. Zatim je došlo do poravnanja retrovizora i uključivanja senzora. Kamere na Webbyju su se hladile, baš kao što su inženjeri i predvideli, a prvi instrument koji je tim uključio bila je Near Infrared Camera, ili NIRCam. NIRCam je dizajniran da proučava slabu infracrvenu svjetlost koju emituju najstarije zvijezde ili galaksije u svemiru. Ali šta dalje?
Također zanimljivo:
Rani svemir u infracrvenom opsegu
Budući da svjetlosti treba ograničeno vrijeme da putuje kroz svemir, kada astronomi gledaju objekte, oni zapravo gledaju u prošlost. Svjetlosti sa Sunca potrebno je oko sedam minuta da stigne do Zemlje, pa kada pogledamo Sunce, vidimo ga kakvo je bilo prije sedam minuta.
Vidimo udaljene objekte kakve su bili prije stoljećima ili milenijumima, a najudaljenije objekte i galaksije promatramo čak i prije formiranja Zemlje, a dok ih vidimo, oni mogu biti iz temelja promijenjeni ili čak uništeni.
JWST je toliko moćan da će moći da posmatra univerzum kakav je postojao pre oko 13,6 milijardi godina, 200 miliona godina nakon perioda početne brze inflacije koji nazivamo Veliki prasak. Ovo je najstarija prošlost u koju je čovječanstvo ikada pogledalo. Ono što JWST čini tako moćnim alatom za snimanje ranog svemira je to što svoja opažanja provodi u infracrvenom području elektromagnetnog spektra.
Kako svjetlost putuje do nas iz ovih udaljenih izvora, ubrzano širenje svemira proteže tu svjetlost. To znači da dok je svjetlost ovih ranih zvijezda i galaksija slična onoj iz obližnjih zvijezda i galaksija, njena talasna dužina je "pomjerena" u infracrvenu regiju elektromagnetnog spektra.
Najudaljenije i najstarije galaksije
Jedan od načina na koji će opservatorija identificirati rane galaksije je promatranje šest najudaljenijih i najsjajnijih kvazara. Kvazari se nalaze u centru aktivnih galaktičkih jezgara (AGN) i napajaju ih supermasivne crne rupe. Često su sjajnije od zračenja svih zvijezda u galaksiji u kojoj se nalaze zajedno.
Kvazari koje je odabrao JWST tim su među najsjajnijim, što znači da su crne rupe koje ih hrane ujedno i najmoćnije, troše – ili bolje rečeno akreiraju – plin i prašinu najvećom brzinom. Oni stvaraju ogromne količine energije koja zagrijava okolni plin i gura ga prema van, stvarajući snažne mlazove koji probijaju galaksije u međuzvjezdani prostor.
Osim što će koristiti kvazare, koji imaju primjetan učinak na okolne galaksije, kako bi razumjeli njihovu evoluciju, istraživači JWST-a će također koristiti kvazare za proučavanje perioda u istoriji svemira koji se naziva Era reionizacije. Bio je to trenutak kada je svemir postao najprozirniji i dozvolio svjetlosti da slobodno putuje. To se dogodilo jer je neutralni plin u međugalaktičkom mediju postao nabijen ili joniziran.
JWST će to istražiti koristeći svijetle kvazare kao izvore pozadinskog svjetla za proučavanje plina između nas i kvazara. Posmatrajući koju svjetlost apsorbira međuzvjezdani plin, istraživači će moći utvrditi da li je međuzvjezdani plin neutralan ili joniziran.
100 galaksija odjednom
Jedan od instrumenata koji će JWST koristiti za posmatranje svemira je Near Infrared Spectrograph (NIRSpec). Ovaj instrument neće proizvesti vizuelno zapanjujuće slike galaksija koje posmatra kao širokougaone slike hiljada galaksija koje je napravio svemirski teleskop Hubble (na slici ispod). Umjesto toga, pružit će važne spektrografske informacije o ovim galaksijama, omogućavajući da se mnoge od njih vide odjednom.
Spektri ovih galaksija sadrže mnogo informacija, posebno o hemijskom sastavu. Proučavajući ove sastave, istraživači će vidjeti koliko brzo galaksije mogu pretvoriti svoj gasni sastav u zvijezde i tako bolje razumjeti evoluciju svemira.
Da biste to učinili sa potrebnom preciznošću, potrebno je blokiranje velike količine svjetlosti, a to obično znači proučavanje jednog po jednog objekta. Neki od objekata koje JWST namjerava proučavati toliko su udaljeni da je njihova svjetlost nevjerovatno prigušena, što znači da se moraju promatrati stotinama sati kako bi se prikupilo dovoljno podataka za izgradnju spektralne slike.
Srećom, NIRSpec je opremljen sa četvrt miliona pojedinačnih prozora sa mikrozatvaračima veličine ljudske kose raspoređenih u oblatni uzorak. To znači da će podešavanjem šablona ovih roletni JWST moći da posmatra veliki broj objekata u jednom pogledu za istovremeno posmatranje, a programibilan je za bilo koje polje objekata na nebu. Prema procjenama NASA-e, ovo će omogućiti NIRSpec-u da istovremeno prikuplja spektre sa 100 opservatorija, nešto što nijedan drugi spektroskop nije mogao učiniti prije.
Pročitajte također:
- 100 godina kvantne fizike: od teorija 1920-ih do kompjutera
- 5 budućih svemirskih misija o kojima treba razmišljati
Egzoplanete veličine Jupitera
Od sredine 1990-ih i otkrića planete koja kruži oko zvijezde slične Suncu, naš katalog egzoplaneta se proširio i sada uključuje preko 4 potvrđenih svjetova. Većina ovih svjetova, uključujući egzoplanetu 51 Pegasi b, koju je 1995. otkrio švicarski tim Michel Maior i Didier Calo, su vrući Jupiteri. Ove egzoplanete kruže oko svojih zvijezda u neposrednoj blizini, obično završe revoluciju za nekoliko sati, što ih čini lakim za otkrivanje korištenjem tehnika promatranja egzoplaneta.
Ovi svjetovi su često plimno vezani za svoju zvijezdu, što znači da je jedna strana, strana vječnog dana, veoma vruća. Upečatljiv primjer takvog svijeta je WASP-121b, koji je nedavno promatrana spektroskopskom kamerom na Hubbleu. Nešto veći od Jupitera u našem Sunčevom sistemu, gvožđe i aluminijum isparavaju na dnevnoj strani ove planete, a ova para se prenosi na noćnu stranu nadzvučnim vetrovima. Kako se ovi elementi hlade, talože se kao metalna kiša, uz mogućnost da se dio aluminija može spojiti s drugim elementima i taložiti kao tekući rubin i safir.
Blizina ovih divovskih planeta njihovoj matičnoj zvijezdi može uzrokovati plimne sile da im daju oblik ragbi lopte. Šta se desilo sa egzoplanetom WASP-103b. Deo uloge JWST-a sa svoje pozicije milion kilometara od Zemlje biće proučavanje okruženja i atmosfere ovih agresivnih planeta.
Super Earths
Druga kategorija egzoplaneta koje će svemirski teleskop koristiti za posmatranje su takozvane super-Zemlje. To su svjetovi koji mogu biti 10 puta masivniji od Zemlje, a ipak lakši od ledenih divova poput Neptuna ili Urana.
Super-Zemlje ne moraju nužno biti stjenovite, kao naša planeta, već se mogu sastojati od plina ili čak mješavine plina i stijena. NASA kaže da u rasponu od 3 do 10 Zemljinih masa može postojati širok raspon planetarnih sastava, uključujući vodene svjetove, planete snježne kugle ili planete koje se, poput Neptuna, uglavnom sastoje od gustog plina.
Prve dvije super-Zemlje koje će se naći pod radarom NASA-inog JWST-a bit će prekriven lavom 55 Cancri e, koji se čini da je stjenovita planeta udaljena 41 svjetlosnu godinu, i LHS 3844b, koji je dvostruko veći od Zemlje i čini se da imaju kamenitu površinu, sličnu mjesečevoj, ali bez značajne atmosfere.
Oba ova svijeta izgledaju prilično neprikladna za život kakav poznajemo, ali druge egzoplanete na različitim mjestima u Mliječnom putu koje će proučavati JWST mogu biti više obećavajuće.
Također zanimljivo:
- 10 najčudnijih stvari koje smo naučili o crnim rupama 2021
- Teraformiranje Marsa: Može li se Crvena planeta pretvoriti u novu Zemlju?
TRAPPIST-1 sistem
Tokom prvog operativnog ciklusa, teleskop će pomno proučavati sistem TRAPPIST-1, koji se nalazi 41 svjetlosnu godinu od Zemlje. Ono što ovaj planetarni sistem, otkriven 2017. godine, čini neobičnim je činjenica da njegovih sedam stjenovitih svjetova postoji u zoni aktivnosti njihove zvijezde, što ga čini najvećim potencijalno nastanjivim zemaljskim svijetom ikada otkrivenim.
Astronomi definiraju nastanjivu zonu oko zvijezde kao regiju u kojoj temperatura dozvoljava postojanje tekuće vode. Budući da ova regija nije ni previše vruća ni prehladna da bi postojala voda u tečnom stanju, često se naziva Zonom Zlatokose.
Međutim, biti u ovoj zoni ne znači da je planeta pogodna za stanovanje. I Venera i Mars su unutar zone oko Sunca, i nijedna planeta ne može udobno da podrži život kako ga mi razumemo zbog različitih uslova. Planetary Society sugerira da drugi faktori, kao što su snaga solarnog vjetra, gustina planete, dominacija velikih mjeseca, orijentacija orbite planete i rotacija planete (ili očigledan nedostatak istih) mogu biti ključni faktori za nastanjivost.
Organski molekuli i planetarno rođenje
Jedna od prednosti infracrvenog istraživanja svemira od strane NASA JWST-a je mogućnost zavirivanja u guste i masivne oblake međuzvjezdanog plina i prašine. Iako ovo možda ne zvuči baš uzbudljivo, perspektiva postaje mnogo privlačnija kada se uzme u obzir da su to mjesta na kojima se rađaju zvijezde i planete i koja se nazivaju zvjezdanim rasadnicima.
Ove oblasti prostora ne mogu se posmatrati u spektru vidljive svetlosti jer ih sadržaj prašine čini neprozirnim. Međutim, ova prašina omogućava širenje elektromagnetnog zračenja u infracrvenom opsegu talasnih dužina. To znači da će JWST moći proučavati guste regije ovih oblaka plina i prašine dok se kolabiraju i formiraju zvijezde.
Osim toga, svemirski teleskop će također moći proučavati diskove prašine i plina koji okružuju mlade zvijezde i rađaju planete. Ne samo da bi mogao pokazati kako se formiraju planete poput onih u Sunčevom sistemu, uključujući Zemlju, već bi mogao pokazati i kako su organski molekuli vitalni za život raspoređeni unutar ovih protoplanetarnih diskova.
I postoji jedan zvjezdani rasadnik na kojem će raditi istraživači koji imaju vremena posebno promatrati JWST.
Pročitajte također:
- Promatranje Crvene planete: Istorija marsovskih iluzija
- Teleportacija sa naučne tačke gledišta i njena budućnost
Stubovi stvaranja
Stubovi stvaranja su jedan od najsjajnijih i najljepših kosmičkih prizora koje je čovječanstvo ikada prikazalo. Svemirski teleskop Hubble, koji je snimio prekrasne slike Stubova stvaranja (na slici ispod), uspio je zaviriti duboko u ove svjetlosne godine visoke kule od plina i prašine.
Smješteni u maglini Orao i 6500 svjetlosnih godina od Zemlje u sazviježđu Zmija, neprozirni stupovi – Stubovi stvaranja – mjesta su intenzivnog formiranja zvijezda. Kako bi prikupio detalje procesa rađanja zvijezda unutar stubova, Hubble ih je promatrao u optičkom i infracrvenom svjetlu.
Infracrvena svjetlost je neophodna za posmatranje procesa koji se odvijaju unutar Stubova Kreacije jer, kao i kod drugih jasla, vidljiva svjetlost ne može prodrijeti u gustu prašinu ove emisione magline.
Hubble je optimiziran za vidljivu svjetlost, ali je ipak uspio snimiti zapanjujuće infracrvene slike stubova, pokazujući neke od mladih zvijezda koje žive u njima. To je ono što je uzbudilo JWST tim – njihov moćni infracrveni svemirski teleskop otkrio bi ovu fascinantnu oblast svemira.
Jupiter, njegovi prstenovi i sateliti
Jedna od meta svemirskog teleskopa u Sunčevom sistemu biće najveća planeta, gasni gigant Jupiter. Prema NASA-i, tim od više od 40 istraživača razvio je program posmatranja koji će proučavati Jupiter, njegov sistem prstenova i njegova dva mjeseca: Ganimed i Io. Ovo će biti jedno od prvih istraživanja teleskopom u Sunčevom sistemu, koje zahtijeva da bude kalibrisano u odnosu na svjetlinu plinovitog giganta, a istovremeno će moći promatrati njegov mnogo zatamnjeniji sistem prstenova.
Tim JWST-a koji će posmatrati Jupiter takođe mora uzeti u obzir 10-satni dan planete. Ovo bi zahtijevalo "spajanje" odvojenih slika zajedno kako bi se proučavala jedna određena regija pete planete koja brzo kruži daleko od Sunca, kao što je Velika crvena mrlja - najveća oluja u Sunčevom sistemu, dovoljno duboka i široka da proguta cijelu Zemlju. .
Astronomi će pokušati bolje razumjeti razloge za fluktuacije temperature atmosfere iznad Velike crvene mrlje, karakteristike Jupiterovih izuzetno zamračenih prstenova i prisustvo tečnog okeana slane vode ispod površine Jupiterovog mjeseca Ganimeda.
Asteroidi i objekti blizu Zemlje
Jedna od drugih važnih uloga koje će JWST igrati u Sunčevom sistemu je proučavanje asteroida i drugih manjih tijela Sistema u infracrvenom opsegu. Studija će uključivati ono što NASA klasifikuje kao objekte blizu Zemlje (NEO), a to su komete i asteroidi koji su gurnuti gravitacionim privlačenjem obližnjih planeta u orbite koje im omogućavaju da uđu u Zemljino susjedstvo.
JWST će provoditi opservacije asteroida i NEO u infracrvenom opsegu, što nije moguće iz Zemljine atmosfere pomoću zemaljskih teleskopa ili manje moćnih svemirskih teleskopa. Svrha ovih procena asteroida biće proučavanje apsorpcije i emisije svetlosti sa površine ovih tela, što bi trebalo da pomogne da se bolje razume njihov sastav. JWST će također omogućiti astronomima da bolje klasifikuju oblike asteroida, njihov sadržaj prašine i način na koji emituju gas.
Proučavanje asteroida je od vitalnog značaja za naučnike koji žele razumjeti rođenje Sunčevog sistema i njegovih planeta prije 4,5 milijardi godina. To je zato što su sastavljene od "neiskvarenih" materijala koji su postojali kada su se planete formirale, a koji su izbjegli gravitaciju manjih tijela koja formiraju planete.
Uz proučavanje rođenja planeta, zvijezda i ranih trenutaka samih galaksija, ova misija još jednom pokazuje kako će JWST riješiti neke od najosnovnijih misterija nauke.
Šta je sledeće?
Od 15. juna 2022. svi NASA Webb instrumenti su uključeni i prve slike su snimljene. Osim toga, testirana su i certificirana četiri načina snimanja, tri moda vremenske serije i tri spektroskopska moda, a preostala su samo tri. Kao što je već spomenuto, NASA planira 12. jula objaviti skup zapažanja teasera koji ilustruju Webbove mogućnosti. Oni će pokazati ljepotu slika svemira, kao i dati astronomima ideju o kvalitetu podataka koje će dobiti.
Poslije 12. jula svemirski teleskop James Webb počeće u potpunosti raditi na svojoj naučnoj misiji. Detaljan raspored za narednu godinu još nije objavljen, ali astronomi širom svijeta s nestrpljenjem iščekuju prve podatke najmoćnijeg svemirskog teleskopa ikada napravljenog.
Možete pomoći Ukrajini u borbi protiv ruskih osvajača. Najbolji način da to učinite je da donirate sredstva Oružanim snagama Ukrajine putem Savelife ili preko službene stranice NBU.
Pretplatite se na naše stranice u Twitter to Facebook.
Pročitajte također:
