A NASA azt tervezi, hogy 12. július 2022-én közzéteszi a James Webb Űrteleszkóp (JWST) által készített első képeket. A csillagászat következő korszakának kezdetét jelentik majd, amikor Webb – a valaha épített legnagyobb űrtávcső – elkezdi gyűjteni a tudományos adatokat, amelyek segítenek megválaszolni a világegyetem létezésének legkorábbi pillanataival kapcsolatos kérdéseket, és lehetővé teszik a csillagászok számára, hogy az exobolygókat alaposabban tanulmányozzák, mint valaha. Csaknem nyolc hónapnyi utazás, beállítás, tesztelés és kalibrálás kellett azonban ahhoz, hogy ez a legértékesebb távcső készen álljon a főműsoridőre.
A legerősebb tér a távcső a pályára kerülve minden korábbi technológiánál messzebbre tekint az űrbe – és így az időben visszafelé –, így a csillagászok láthatják azokat a körülményeket, amelyek röviddel az Ősrobbanás után fennálltak.
Hol kezdődik mindez a NASA teleszkópja számára?
Tejútrendszerünkben a távcső a Naprendszeren kívüli világokat – a Naprendszeren kívüli bolygókat vagy az exobolygókat – fogja feltárni azáltal, hogy a légkörükben vizsgálja az élet árulkodó jeleit, például szerves molekulákat és vizet.
A James Webb teleszkóp 25. december 2021-i sikeres elindítását követően a csapat megkezdte a hosszú folyamatot a végső pályahelyzetbe állítása, a teleszkóp szétszerelése és a fedélzeten lévő kamerák és érzékelők kalibrálása után. Az indítás gördülékenyen ment. Az egyik első dolog, amit a NASA tudósai észrevettek, az volt, hogy a teleszkóp fedélzetén több üzemanyag maradt, mint azt a pályájának jövőbeni módosításához várták. Ez lehetővé tenné, hogy Webb sokkal tovább működjön, mint a küldetés eredeti 10 éves célja.
Webb holdbéli utazásának első feladata a pálya végső helyére a távcső bevetése volt. Gond nélkül ment, kezdve a napellenző kihelyezésével, amely segít hűteni a teleszkópot. Aztán sor került a tükrök beállítására és az érzékelők beépítésére. A Webby kamerái lehűlnek, ahogy azt a mérnökök jósolták, és az első műszer, amelyet a csapat bekapcsolt, a Near Infrared Camera vagy NIRCam volt. A NIRCam az univerzum legrégebbi csillagai vagy galaxisai által kibocsátott gyenge infravörös fény vizsgálatára szolgál. De mi lesz ezután?
Szintén érdekes:
A korai univerzum az infravörös tartományban
Mivel a fénynek véges időre van szüksége, hogy áthaladjon az űrben, amikor a csillagászok tárgyakat néznek, valójában a múltba néznek. A Napból érkező fény körülbelül hét perc alatt éri el a Földet, így ha ránézünk a Napra, úgy látjuk, ahogy hét perce volt.
A távoli objektumokat olyannak látjuk, amilyenek évszázadokkal vagy évezredekkel ezelőtt voltak, a legtávolabbi objektumokat és galaxisokat pedig már a Föld kialakulása előtt is megfigyeljük, és mire megpillantjuk őket, már alapjaiban megváltozhatnak, vagy akár el is pusztulhatnak.
A JWST olyan erős, hogy képes lesz megfigyelni a világegyetemet, ahogyan az körülbelül 13,6 milliárd évvel ezelőtt létezett, 200 millió évvel a kezdeti gyors infláció időszaka után, amit ősrobbanásnak nevezünk. Ez a legősibb múlt, amelybe az emberiség valaha is belenézett. A JWST-t az teszi olyan hatékony eszközzé a korai univerzum leképezésében, hogy megfigyeléseit az elektromágneses spektrum infravörös tartományában végzi.
Ahogy a fény eljut hozzánk ezekből a távoli forrásokból, az univerzum egyre gyorsuló tágulása kiterjeszti ezt a fényt. Ez azt jelenti, hogy bár ezekből a korai csillagokból és galaxisokból származó fény hasonló a közeli csillagok és galaxisok fényéhez, hullámhossza az elektromágneses spektrum infravörös tartományába tolódik el.
A legtávolabbi és legrégebbi galaxisok
Az obszervatórium a korai galaxisok azonosításának egyik módja a hat legtávolabbi és legfényesebb kvazár megfigyelése. A kvazárok az aktív galaktikus atommagok (AGN) közepén helyezkednek el, és szupermasszív fekete lyukak táplálják őket. Gyakran fényesebbek, mint az összes csillag sugárzása a galaxisban, amelyben találhatók, együttvéve.
A JWST csapata által kiválasztott kvazárok a legfényesebbek közé tartoznak, ami azt jelenti, hogy az őket tápláló fekete lyukak a legerősebbek is, és a legnagyobb mértékben fogyasztják – vagy inkább felszaporodik – a gázt és a port. Hatalmas mennyiségű energiát állítanak elő, amely felmelegíti a környező gázt, és kifelé tolja, és olyan erős sugárokat hoz létre, amelyek a galaxisokon keresztül a csillagközi térbe törnek be.
Amellett, hogy kvazárokat használnak, amelyek észrevehetően hatnak a környező galaxisokra, hogy megértsék evolúciójukat, a JWST kutatói kvazárokat is felhasználnak az univerzum történetének egy, a reionizáció korszakának nevezett időszakának tanulmányozására. Ez volt az a pillanat, amikor az univerzum a leginkább átlátszóvá vált, és lehetővé tette a fény szabad áramlását. Ez azért történt, mert az intergalaktikus közegben lévő semleges gáz feltöltődött vagy ionizálódott.
A JWST ezt úgy fogja vizsgálni, hogy fényes kvazárokat használ háttérfényforrásként, hogy tanulmányozza a köztünk és a kvazár között lévő gázt. A csillagközi gáz által elnyelt fény megfigyelésével a kutatók képesek lesznek meghatározni, hogy a csillagközi gáz semleges vagy ionizált.
100 galaxis egyszerre
A JWST által az univerzum megfigyelésére használt egyik műszer a közeli infravörös spektrográf (NIRSpec). Ez a műszer nem készít vizuálisan lenyűgöző képeket az általa megfigyelt galaxisokról, mint a Hubble Űrteleszkóp által több ezer galaxisról készített széles látószögű kép (az alábbi képen). Ehelyett fontos spektrográfiai információkat fog szolgáltatni ezekről a galaxisokról, lehetővé téve, hogy sok közülük egyszerre látható legyen.
Ezeknek a galaxisoknak a spektrumai sok információt tartalmaznak, különösen a kémiai összetételről. Ezeknek az összetételeknek a tanulmányozásával a kutatók látni fogják, hogy a galaxisok milyen gyorsan alakíthatják át gázösszetételüket csillagokká, és így jobban megérthetik az univerzum fejlődését.
Ahhoz, hogy ezt a szükséges pontossággal meg lehessen tenni, nagy mennyiségű fény blokkolása szükséges, és ez általában egy tárgy egyidejű tanulmányozását jelenti. A JWST által vizsgálni kívánt objektumok némelyike olyan távoli, hogy a fényük hihetetlenül halvány, vagyis több száz órán keresztül kell megfigyelni őket, hogy elegendő adatot gyűjtsenek a spektrális kép elkészítéséhez.
Szerencsére a NIRSpec negyedmillió egyedi ablakkal van felszerelve, ostyamintában elhelyezett, emberi haj méretű mikroredőnyökkel. Ez azt jelenti, hogy ezeknek a redőnyöknek a mintázatának beállításával a JWST képes lesz nagyszámú objektumot megfigyelni egy nézetben egyidejű megfigyelés céljából, és az égbolt bármely tárgymezőjére programozható. A NASA becslései szerint ez lehetővé teszi a NIRSpec számára, hogy egyidejűleg 100 obszervatórium spektrumát gyűjtse össze, amire korábban egyetlen más spektroszkóp sem tudott.
Olvassa el még:
- A kvantumfizika 100 éve: az 1920-as évek elméleteitől a számítógépekig
- 5 jövőbeli űrmisszió, amelyre érdemes gondolni
Jupiter méretű exobolygók
Az 1990-es évek közepe és a Nap-szerű csillag körül keringő bolygó felfedezése óta exobolygókat tartalmazó katalógusunk több mint 4 megerősített világgal bővült. A legtöbb ilyen világ, köztük az 51 Pegasi b exobolygó, amelyet Michel Maior és Didier Calo svájci csapata fedezett fel 1995-ben, forró Jupiter. Ezek az exobolygók közel keringenek csillagaik körül, jellemzően néhány óra alatt teljesítenek egy forradalmat, így exobolygó-megfigyelési technikákkal könnyen észlelhetők.
Ezek a világok gyakran dagályosan kötődnek a csillagukhoz, ami azt jelenti, hogy az egyik oldal, az örök nap oldala nagyon meleg. Egy ilyen világ szembetűnő példája a WASP-121b, amelyet nemrégiben figyelt meg a Hubble fedélzetén lévő spektroszkópiai kamera. A Naprendszerünkben található Jupiternél valamivel nagyobb vas és alumínium a bolygó nappali oldalán párolog el, és ezt a párát a szuperszonikus szelek az éjszakai oldalra viszik. Ahogy ezek az elemek lehűlnek, fémes esőként csapódnak ki, azzal a lehetőséggel, hogy az alumínium egy része más elemekkel keveredik, és folyékony rubin- és zafírzáporként csapódik ki.
Ezeknek az óriásbolygóknak a szülőcsillaghoz való közelsége miatt az árapály-erők rögbilabda formát kölcsönözhetnek nekik. Mi történt a WASP-103b exobolygóval? A JWST szerepének egy része a Földtől egymillió km-re lévő pozíciójából az lesz, hogy tanulmányozza ezen agresszív bolygók környezetét és légkörét.
Szuperföldek
Az exobolygók egy másik kategóriája, amelyet az űrteleszkóp fog használni, az úgynevezett szuperföldek. Ezek olyan világok, amelyek 10-szer nagyobb tömegűek lehetnek, mint a Föld, mégis könnyebbek, mint a jégóriások, például a Neptunusz vagy az Uránusz.
A szuperföldeknek nem kell feltétlenül sziklásnak lenniük, mint a mi bolygónknak, hanem állhatnak gázból vagy akár gáz és kőzet keverékéből. A NASA szerint a 3-10 Földtömeg tartományban sokféle bolygóösszetétel létezhet, beleértve a vízi világokat, a hógolyókat vagy a Neptunuszhoz hasonlóan többnyire sűrű gázból álló bolygókat.
Az első két szuperföld, amely a NASA JWST radarja alá kerül, a láva borítású 55 Cancri e, amely 41 fényévnyire sziklás bolygónak tűnik, és az LHS 3844b, amely kétszer akkora, mint a Föld, és úgy tűnik, sziklás felszínük van, hasonlóan a Holdhoz, de nincs jelentős légkör.
Mindkét világ eléggé alkalmatlannak tűnik az általunk ismert életre, de a Tejútrendszer különböző helyein lévő más exobolygók, amelyeket a JWST tanulmányozni fog, ígéretesebbek lehetnek.
Szintén érdekes:
- 10 legfurcsább dolog, amit a fekete lyukakról tanultunk 2021-ben
- Terraformáló Mars: A Vörös Bolygó új Földdé változhat?
TRAPPIST-1 rendszer
Az első működési ciklus során a távcső alaposan tanulmányozza a TRAPPIST-1 rendszert, amely 41 fényévnyire található a Földtől. A 2017-ben felfedezett bolygórendszert az teszi szokatlanná, hogy hét sziklás világa csillaguk aktivitási zónájában található, így ez a valaha felfedezett legnagyobb potenciálisan lakható földi világ.
A csillagászok a csillag körüli lakható zónát úgy határozzák meg, mint azt a régiót, ahol a hőmérséklet lehetővé teszi a folyékony víz létezését. Mivel ez a régió sem túl meleg, sem nem túl hideg ahhoz, hogy folyékony víz létezzen, gyakran Goldilocks zónának nevezik.
Az azonban, hogy ebben a zónában van, nem jelenti azt, hogy a bolygó lakható. A Vénusz és a Mars is a Nap körüli zónán belül van, és a különböző körülmények miatt egyik bolygó sem tudja kényelmesen fenntartani az általunk értelmezett életet. A Planetary Society szerint más tényezők is kulcsfontosságúak lehetnek, mint például a napszél erőssége, a bolygó sűrűsége, a nagy holdak túlsúlya, a bolygó pályájának orientációja és a bolygó forgása (vagy annak látszólagos hiánya). a lakhatóság érdekében.
Szerves molekulák és bolygó születés
A NASA JWST-je által az univerzum infravörös felmérésének egyik előnye, hogy képes belenézni a csillagközi gáz és por sűrű és masszív felhőibe. Bár ez nem hangzik túl izgalmasan, a kilátás sokkal vonzóbbá válik, ha figyelembe vesszük, hogy ezek a helyek, ahol csillagok és bolygók születnek, és ezeket csillagiskoláknak nevezik.
Ezek a térrégiók nem figyelhetők meg a látható fény spektrumában, mert a portartalom átlátszatlanná teszi őket. Ez a por azonban lehetővé teszi az elektromágneses sugárzás terjedését az infravörös hullámhossz-tartományban. Ez azt jelenti, hogy a JWST képes lesz tanulmányozni ezeknek a gáz- és porfelhőknek a sűrű területeit, amint összeomlanak és csillagokat alkotnak.
Emellett az űrteleszkóp a fiatal csillagokat körülvevő por- és gázkorongokat is képes lesz tanulmányozni, és bolygókat szülni. Nemcsak azt mutathatja meg, hogyan alakulnak ki a Naprendszerhez hasonló bolygók, beleértve a Földet is, hanem azt is megmutathatja, hogy az élethez létfontosságú szerves molekulák hogyan oszlanak el ezeken a protoplanetáris korongokon.
És van egy csillagos óvoda, amelyen olyan kutatók fognak dolgozni, akiknek van idejük különösen a JWST megfigyelésére.
Olvassa el még:
- A vörös bolygó megfigyelése: A marsi illúziók története
- A teleportáció tudományos szempontból és jövője
A teremtés pillérei
A Teremtés Oszlopai az egyik legfényesebb és legszebb kozmikus látvány, amelyet az emberiség valaha ábrázolt. A Hubble Űrteleszkóp, amely a Teremtés Oszlopairól készített gyönyörű képeket (az alábbi képen), képes volt mélyen belenézni ezekbe a fényév magas gáz- és portornyokba.
A Sas-ködben és a Földtől 6500 fényévre, a Kígyó csillagképben található átlátszatlan oszlopok – a Teremtés Oszlopai – intenzív csillagkeletkezés helyszínei. A pilléreken belüli csillagszületési folyamatok részleteinek összegyűjtése érdekében Hubble optikai és infravörös fényben figyelte meg őket.
Az infravörös fény szükséges a Teremtés Oszlopaiban lezajló folyamatok megfigyeléséhez, mivel más jászolokhoz hasonlóan a látható fény nem tud áthatolni ennek az emissziós ködnek a sűrű porán.
A Hubble látható fényre van optimalizálva, de így is sikerült lenyűgöző infravörös felvételeket készítenie az oszlopokról, megmutatva a bennük élő fiatal csillagok egy részét. Ez az, ami izgatta a JWST csapatát – nagy teljesítményű infravörös űrteleszkópjuk felfedné az űr ezen lenyűgöző régióját.
Jupiter, gyűrűi és műholdai
Az űrteleszkóp egyik célpontja a Naprendszerben a legnagyobb bolygó, a Jupiter gázóriás lesz. A NASA szerint egy több mint 40 kutatóból álló csoport olyan megfigyelési programot dolgozott ki, amely a Jupitert, annak gyűrűrendszerét és két holdját, a Ganümédest és az Iót vizsgálja majd. Ez lesz az egyik első teleszkópos felmérés a Naprendszerben, amelynek során kalibrálni kell a gázóriás fényességéhez, miközben képes lesz megfigyelni annak sokkal halványabb gyűrűrendszerét is.
A Jupitert megfigyelő JWST csapatnak figyelembe kell vennie a bolygó 10 órás munkaidejét is. Ehhez külön képek „összefűzésére” lenne szükség az ötödik bolygó egy bizonyos régiójának tanulmányozásához, amely gyorsan kering a Naptól, mint például a Nagy Vörös Folt – a Naprendszer legnagyobb vihara, amely elég mély és széles ahhoz, hogy az egész Földet elnyelje. .
A csillagászok megpróbálják jobban megérteni a légkör hőmérséklet-ingadozásának okát a Nagy Vörös Folt felett, a Jupiter rendkívüli homályos gyűrűinek jellemzőit és a folyékony sós víz óceánjának jelenlétét a Jupiter Ganymedes holdjának felszíne alatt.
Kisbolygók és földközeli objektumok
A JWST egyik másik fontos szerepe a Naprendszerben az aszteroidák és a rendszer más kisebb testeinek tanulmányozása az infravörös tartományban. A tanulmány a NASA által Földközeli objektumokként (NEO-k) minősített üstökösökre és aszteroidákra terjed ki, amelyeket a közeli bolygók gravitációs ereje olyan pályára lökött, amely lehetővé teszi számukra, hogy belépjenek a Föld szomszédságába.
A JWST aszteroidák és NEO-k megfigyelését fogja végezni az infravörös tartományban, ami a Föld légköréből nem lehetséges földi vagy kisebb teljesítményű űrtávcsövek segítségével. Ezeknek az aszteroidaértékeléseknek az a célja, hogy tanulmányozzák e testek felszínéről a fény elnyelését és kibocsátását, ami segít jobban megérteni összetételüket. A JWST lehetővé teszi a csillagászok számára, hogy jobban osztályozzák az aszteroidák alakját, portartalmukat és gázkibocsátásukat.
Az aszteroidák tanulmányozása létfontosságú azoknak a tudósoknak, akik szeretnék megérteni a Naprendszer és bolygóinak 4,5 milliárd évvel ezelőtti születését. Ennek az az oka, hogy "romlott" anyagokból állnak, amelyek léteztek a bolygók kialakulásakor, és elkerülték a kisebb bolygóképző testek gravitációját.
A bolygók, csillagok születésének és maguknak a galaxisok korai pillanatainak tanulmányozása mellett ez a küldetés ismét bemutatja, hogyan oldja meg a JWST a tudomány legalapvetőbb titkait.
Mi a következő lépés?
15. június 2022-től minden NASA Webb műszer be van kapcsolva, és elkészültek az első képek. Ezen kívül négy képalkotási módot, három idősoros módot és három spektroszkópiai módot teszteltek és tanúsítottak, így már csak három maradt. Mint már említettük, a NASA július 12-én tervezi közzétenni a Webb képességeit illusztráló teaser megfigyeléseket. Megmutatják a világűr képeinek szépségét, valamint képet adnak a csillagászoknak a kapott adatok minőségéről.
Július 12-e után a James Webb Űrteleszkóp teljes mértékben megkezdi tudományos küldetésének megvalósítását. A jövő évi részletes menetrendet még nem hozták nyilvánosságra, de a világ csillagászai izgatottan várják a valaha épített legerősebb űrteleszkóp első adatait.
Segíthet Ukrajnának az orosz megszállók elleni küzdelemben. Ennek legjobb módja, ha adományokat adományoz az ukrán fegyveres erőknek ezen keresztül Savelife vagy a hivatalos oldalon keresztül NBU.
Iratkozzon fel oldalainkra itt Twitter hogy Facebook.
Olvassa el még:
