נאס"א מתכננת לפרסם את התמונות הראשונות שצולמו על ידי טלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST) ב-12 ביולי 2022. הם יסמנו את תחילתו של העידן הבא באסטרונומיה, כאשר ווב - טלסקופ החלל הגדול ביותר שנבנה אי פעם - יתחיל לאסוף נתונים מדעיים שיעזרו לענות על שאלות על הרגעים המוקדמים ביותר של קיום היקום ויאפשרו לאסטרונומים לחקור כוכבי לכת בפירוט רב יותר מאשר לא קרה לפני. אבל נדרשו כמעט שמונה חודשים של נסיעות, התקנה, בדיקות וכיול כדי להבטיח שהטלסקופ היקר ביותר הזה יהיה מוכן לפריים טיים.
הכי חזק מֶרחָב הטלסקופ, ברגע שהוא יהיה במסלול, יציץ רחוק יותר לחלל - ולכן רחוק יותר אחורה בזמן - מכל טכנולוגיה קודמת, מה שיאפשר לאסטרונומים לראות תנאים שהתקיימו זמן קצר לאחר המפץ הגדול.
איפה הכל מתחיל עבור הטלסקופ של נאס"א?
בגלקסיית שביל החלב שלנו, הטלסקופ יחקור עולמות מחוץ למערכת השמש - כוכבי לכת חוץ-שמשיים או כוכבי לכת חיצוניים - על ידי חקר האטמוספרות שלהם לאיתור סימני חיים, כגון מולקולות אורגניות ומים.
לאחר השיגור המוצלח של טלסקופ ג'יימס ווב ב-25 בדצמבר 2021, הצוות החל בתהליך הארוך של העברתו למיקום המסלול הסופי שלו, פירוק הטלסקופ, ולאחר שהדברים התקררו, כיול המצלמות והחיישנים על הסיפון. ההשקה עברה חלק. אחד הדברים הראשונים שמדענים של נאס"א שמו לב אליו היה שלטלסקופ נותר יותר דלק על הסיפון מהצפוי לצורך התאמות עתידיות למסלולו. זה יאפשר לווב לפעול הרבה יותר זמן מהיעד המקורי של המשימה ל-10 שנים.
המשימה הראשונה במסע הירחי של ווב אל מיקומו הסופי במסלול הייתה פריסת הטלסקופ. זה הלך ללא תקלות, החל בפריסת מגן השמש שעוזר לקרר את הטלסקופ. אחר כך היה יישור המראות והכללת חיישנים. המצלמות ב-Webby התקררו, בדיוק כפי שהמהנדסים חזו, והמכשיר הראשון שהצוות הפעיל היה ה-Nar Infrared Camera, או NIRCam. NIRCam נועד לחקור את האור האינפרא אדום הקל הנפלט על ידי הכוכבים או הגלקסיות העתיקות ביותר ביקום. אבל מה הלאה?
מעניין גם:
היקום המוקדם בטווח האינפרא אדום
מכיוון שלאור לוקח פרק זמן סופי לעבור בחלל, כאשר אסטרונומים מסתכלים על עצמים, הם למעשה מסתכלים אל העבר. לאור השמש לוקח כשבע דקות להגיע לכדור הארץ, כך שכאשר אנו מסתכלים על השמש, אנו רואים אותה כפי שהייתה לפני שבע דקות.
אנו רואים עצמים רחוקים כפי שהיו לפני מאות או אלפי שנים, ואנו צופים בעצמים ובגלקסיות הרחוקות ביותר עוד לפני היווצרותו של כדור הארץ, ועד שנראה אותם, הם עשויים להשתנות מהיסוד או אפילו להרוס אותם.
ה-JWST כל כך חזק שהוא יוכל לצפות ביקום כפי שהיה קיים לפני כ-13,6 מיליארד שנים, 200 מיליון שנים לאחר תקופת האינפלציה המהירה הראשונית שאנו מכנים המפץ הגדול. זהו העבר העתיק ביותר אליו הסתכלה האנושות אי פעם. מה שהופך את JWST לכלי כה רב עוצמה להדמיית היקום המוקדם הוא שהוא עורך את התצפיות שלו באזור האינפרא אדום של הספקטרום האלקטרומגנטי.
כשהאור נוסע אלינו ממקורות רחוקים אלה, ההתפשטות המואצת של היקום מותחת את האור הזה. המשמעות היא שבעוד שהאור מהכוכבים והגלקסיות המוקדמות הללו דומה לזה של כוכבים וגלקסיות סמוכות, אורך הגל שלו "מוזז" לאזור האינפרא אדום של הספקטרום האלקטרומגנטי.
הגלקסיות הרחוקות והעתיקות ביותר
אחת הדרכים שהמצפה יזהה גלקסיות מוקדמות היא על ידי צפייה בששת הקוואזרים המרוחקים והבהירים ביותר. קוואזרים ממוקמים במרכזם של גרעינים גלקטיים פעילים (AGN) והם ניזונים מחורים שחורים סופר מסיביים. לעתים קרובות הם בהירים יותר מהקרינה של כל הכוכבים בגלקסיה שבה הם נמצאים, ביחד.
הקוואזרים שנבחרו על ידי צוות JWST הם מהבהירים ביותר, מה שאומר שהחורים השחורים המזינים אותם הם גם החזקים ביותר, צורכים - או יותר נכון צוברים - גז ואבק בקצב הגבוה ביותר. הם מייצרים כמויות עצומות של אנרגיה שמחממות את הגז שמסביב ודוחפות אותו החוצה, ויוצרים סילונים רבי עוצמה הפורצים דרך גלקסיות אל החלל הבין-כוכבי.
בנוסף לשימוש בקוואזרים, שיש להם השפעה ניכרת על הגלקסיות שמסביב, כדי להבין את התפתחותן, חוקרי JWST ישתמשו גם בקוואזרים כדי לחקור תקופה בתולדות היקום שנקראת עידן היינון מחדש. זה היה הרגע שבו היקום הפך לשקוף ביותר ואיפשר לאור לנוע בחופשיות. זה קרה בגלל שהגז הנייטרלי בתווך הבין-גלקטי הפך להיות טעון או מיונן.
JWST תחקור זאת על ידי שימוש בקוואזרים בהירים כמקורות אור רקע כדי לחקור את הגז בינינו לבין הקוואזר. על ידי התבוננות באיזה אור נספג בגז הבין-כוכבי, החוקרים יוכלו לקבוע אם הגז הבין-כוכבי הוא ניטרלי או מיונן.
100 גלקסיות בבת אחת
אחד המכשירים ש-JWST ישתמש כדי לצפות ביקום הוא ספקטרוגרף אינפרא אדום קרוב (NIRSpec). מכשיר זה לא יפיק תמונות מדהימות מבחינה ויזואלית של הגלקסיות שבהן הוא צופה כמו תמונת הזווית הרחבה של אלפי גלקסיות שצולמה על ידי טלסקופ החלל האבל (בתמונה למטה). במקום זאת, הוא יספק מידע ספקטוגרפי חשוב על הגלקסיות הללו, ויאפשר לראות רבות מהן בבת אחת.
הספקטרום של הגלקסיות הללו מכיל מידע רב, במיוחד על ההרכב הכימי. על ידי לימוד הרכבים אלה, החוקרים יראו באיזו מהירות יכולות גלקסיות להמיר את הרכב הגזים שלהן לכוכבים, וכך להבין טוב יותר את התפתחות היקום.
כדי לעשות זאת בדיוק הנדרש צריך לחסום כמות גדולה של אור, וזה בדרך כלל אומר לימוד אובייקט אחד בכל פעם. חלק מהאובייקטים ש-JWST מתכוון לחקור הם כל כך רחוקים שהאור שלהם עמום להפליא, כלומר יש לצפות בהם במשך מאות שעות כדי לאסוף מספיק נתונים כדי לבנות תמונה ספקטרלית.
למרבה המזל, NIRSpec מצויד ברבע מיליון חלונות בודדים עם מיקרו-תריסים בגודל של שערה אנושית המסודרים בדוגמת רקיק. משמעות הדבר היא שעל ידי התאמת התבנית של תריסים אלו, JWST יוכל לצפות במספר רב של עצמים בתצוגה אחת לצורך תצפית בו-זמנית, והוא ניתן לתכנות עבור כל שדה של עצמים בשמים. על פי הערכות של נאס"א, זה יאפשר ל-NIRSpec לאסוף בו-זמנית ספקטרום מ-100 מצפי כוכבים, משהו שאף ספקטרוסקופ אחר לא יכול היה לעשות קודם לכן.
קרא גם:
כוכבי לכת בגודל צדק
מאז אמצע שנות ה-1990 וגילויו של כוכב לכת המקיף כוכב דמוי שמש, הקטלוג שלנו של כוכבי לכת חיצוניים התרחב וכולל כעת למעלה מ-4 עולמות מאושרים. רוב העולמות הללו, כולל כוכב הלכת 51 Pegasi b, שהתגלה על ידי הצוות השוויצרי של מישל מאיור ודידייה קאלו ב-1995, הם צדקים לוהטים. כוכבי לכת חיצוניים אלה מקיפים את הכוכבים שלהם בסמיכות, בדרך כלל משלימים מהפכה תוך מספר שעות, מה שמקל על זיהוים באמצעות טכניקות תצפית על כוכבי לכת.
עולמות אלה קשורים לעתים קרובות לגאות לכוכב שלהם, מה שאומר שצד אחד, צד היום הנצחי, חם מאוד. דוגמה בולטת לעולם כזה היא WASP-121b, שנצפה לאחרונה על ידי המצלמה הספקטרוסקופית על סיפונה של האבל. מעט גדול יותר מצדק במערכת השמש שלנו, ברזל ואלומיניום מתאדים בצד היום של כוכב הלכת הזה, ואדי זה נישא לצד הלילה על ידי רוחות על-קוליות. כאשר אלמנטים אלו מתקררים, הם יורדים כגשם מתכתי, עם אפשרות שחלק מהאלומיניום עשוי להשתלב עם אלמנטים אחרים ולהישרט כממטרי אודם וספיר נוזליים.
הקרבה של כוכבי הלכת הענקיים הללו לכוכב האם שלהם יכולה לגרום לכוחות גאות ושפל לתת להם צורה של כדור רוגבי. מה קרה לכוכב הלכת WASP-103b. חלק מתפקידו של JWST ממיקומו במרחק מיליון ק"מ מכדור הארץ יהיה לחקור את הסביבות והאטמוספרות של כוכבי לכת אגרסיביים אלה.
סופר כדור הארץ
קטגוריה נוספת של כוכבי לכת שטלסקופ החלל ישתמש בהם כדי לצפות הם מה שנקרא כדור הארץ-על. אלו עולמות שיכולים להיות מסיביים פי 10 מכדור הארץ, אך קלים יותר מענקי קרח כמו נפטון או אורנוס.
כדור הארץ-על לא בהכרח חייב להיות סלעי, כמו כוכב הלכת שלנו, אלא יכול להיות מורכב מגז או אפילו תערובת של גז וסלע. נאס"א אומרת שבטווח של 3 עד 10 מסות כדור הארץ, יכול להיות מגוון רחב של הרכבים פלנטריים, כולל עולמות מים, כוכבי לכת כדורי שלג או כוכבי לכת שכמו נפטון מורכבים בעיקר מגז צפוף.
שני כדורי העל הראשונים שיגיעו מתחת לרדאר של ה-JWST של נאס"א יהיו 55 Cancri e מכוסה לבה, שנראה ככוכב לכת סלעי במרחק של 41 שנות אור, ו-LHS 3844b, שגודלו פי שניים מכדור הארץ ונראה שהוא בעלי משטח סלעי, דומה לירח, אך נטול אטמוספירה משמעותית.
שני העולמות האלה נראים די לא מתאימים לחיים כפי שאנו מכירים אותם, אבל כוכבי לכת אחרים במקומות שונים בשביל החלב שייחקרו על ידי JWST עשויים להיות מבטיחים יותר.
מעניין גם:
- 10 הדברים הכי מוזרים שלמדנו על חורים שחורים ב-2021
- מאדים טרפורמר: האם כוכב הלכת האדום יכול להפוך לכדור הארץ חדש?
מערכת TRAPPIST-1
במהלך המחזור המבצעי הראשון, הטלסקופ יחקור מקרוב את מערכת TRAPPIST-1, הממוקמת במרחק של 41 שנות אור מכדור הארץ. מה שהופך את המערכת הפלנטרית הזו, שהתגלתה ב-2017, ליוצאת דופן היא העובדה ששבעת העולמות הסלעיים שלה קיימים באזור הפעילות של הכוכב שלהם, מה שהופך אותו לעולם הארצי הגדול ביותר שאפשר למגורים בו אי פעם.
אסטרונומים מגדירים את אזור המגורים סביב כוכב כאזור שבו הטמפרטורה מאפשרת למים נוזליים להתקיים. מכיוון שאזור זה אינו חם מדי ואינו קר מדי בכדי להתקיים מים נוזליים, הוא נקרא לעתים קרובות אזור הזהב.
עם זאת, להיות באזור זה לא אומר שכוכב הלכת ראוי למגורים. גם נוגה וגם מאדים נמצאים בתוך האזור סביב השמש, ואף כוכב לכת לא יכול לתמוך בנוחות בחיים כפי שאנו מבינים אותם בשל תנאים אחרים. החברה הפלנטרית מציעה כי גורמים אחרים, כגון עוצמת רוח השמש, צפיפות כוכב הלכת, דומיננטיות של ירחים גדולים, כיוון מסלול כוכב הלכת וסיבוב כוכב הלכת (או היעדר לכאורה) עשויים להיות גורמים מרכזיים. למגורים.
מולקולות אורגניות ולידה פלנטרית
אחד היתרונות של סקר האינפרא אדום של היקום על ידי ה-JWST של נאס"א הוא היכולת להציץ לתוך עננים צפופים ומסיביים של גז ואבק בין כוכבי. למרות שזה אולי לא נשמע מרגש במיוחד, הסיכוי נעשה הרבה יותר אטרקטיבי כשחושבים על כך שאלו המקומות שבהם נולדים כוכבים וכוכבי לכת ונקראים משתלות כוכבים.
אזורים אלה של החלל אינם ניתנים לצפייה בספקטרום האור הנראה מכיוון שתכולת האבק הופכת אותם לאטומים. עם זאת, אבק זה מאפשר התפשטות קרינה אלקטרומגנטית בטווח אורכי הגל האינפרא אדום. המשמעות היא ש-JWST יוכל לחקור את האזורים הצפופים של ענני הגז והאבק הללו כשהם קורסים ויוצרים כוכבים.
בנוסף, טלסקופ החלל יוכל לחקור גם את דיסקיות האבק והגז המקיפות כוכבים צעירים ומולידות כוכבי לכת. לא רק שהוא יכול להראות כיצד נוצרים כוכבי לכת כמו אלה במערכת השמש, כולל כדור הארץ, אלא הוא יכול גם להראות כיצד המולקולות האורגניות החיוניות לחיים מפוזרות בתוך הדיסקים הפרו-פלנטריים הללו.
ויש חדר ילדים כוכבים אחד שיעבדו עליו חוקרים שיש להם זמן לצפות ב-JWST במיוחד.
קרא גם:
עמודי יצירה
עמודי הבריאה הם אחד המראות הקוסמיים הבהירים והיפים ביותר שתוארו אי פעם על ידי האנושות. טלסקופ החלל האבל, שצילם את התמונות היפות של עמודי הבריאה (בתמונה למטה), הצליח להציץ עמוק לתוך מגדלי הגז והאבק בגובה שנות האור הללו.
ממוקמים בערפילית הנשר ובמרחק של 6500 שנות אור מכדור הארץ בקבוצת הכוכבים נחש, העמודים האטומים - עמודי הבריאה - הם אתרים של היווצרות כוכבים אינטנסיבית. כדי לאסוף פרטים על תהליכי לידת הכוכבים בתוך העמודים, האבל צפה בהם באור אופטי ואינפרא אדום.
אור אינפרא אדום נחוץ כדי לצפות בתהליכים המתרחשים בתוך עמודי הבריאה מכיוון שכמו עם אבוסים אחרים, אור נראה אינו יכול לחדור לאבק הצפוף של ערפילית פליטה זו.
האבל מותאמת לאור נראה, אבל היא עדיין הצליחה לצלם תמונות אינפרא אדום מדהימות של העמודים, והציגה כמה מהכוכבים הצעירים שחיים בתוכם. זה מה שהלהיב את צוות JWST - טלסקופ החלל האינפרא אדום החזק שלהם יחשוף את אזור החלל המרתק הזה.
צדק, הטבעות והלוויינים שלו
אחת המטרות של טלסקופ החלל במערכת השמש תהיה כוכב הלכת הגדול ביותר, ענק הגז צדק. לפי נאס"א, צוות של יותר מ-40 חוקרים פיתח תוכנית תצפית שתחקור את צדק, מערכת הטבעות שלו ושני הירחים שלו: גנימד ואיו. זה יהיה אחד מסקרי הטלסקופ הראשונים במערכת השמש, שיחייב אותו להיות מכויל כנגד הבהירות של ענקית הגז תוך יכולת לצפות במערכת הטבעת העמומה הרבה יותר שלה.
צוות JWST שיצפה בצדק חייב לקחת בחשבון גם את היום בן 10 השעות של כוכב הלכת. זה ידרוש "לתפור" תמונות נפרדות יחד כדי לחקור אזור מסוים אחד של כוכב הלכת החמישי שמסתובב במהירות הרחק מהשמש, כמו הכתם האדום הגדול - הסופה הגדולה ביותר במערכת השמש, עמוק ורחבה מספיק כדי לבלוע את כדור הארץ כולו. .
אסטרונומים ינסו להבין טוב יותר את הסיבה לתנודות בטמפרטורה של האטמוספירה מעל הכתם האדום הגדול, את המאפיינים של הטבעות האפלוליות יוצאות הדופן של צדק, ונוכחות אוקיינוס נוזלי של מים מלוחים מתחת לפני השטח של ירח צדק של גנימד.
אסטרואידים וחפצים קרובים לכדור הארץ
אחד התפקידים החשובים האחרים ש-JWST ימלא במערכת השמש הוא חקר אסטרואידים וגופים קטנים אחרים של המערכת בטווח האינפרא אדום. המחקר יכלול את מה שנאס"א מסווגת כאובייקטים קרובים לאדמה (NEOs), שהם שביטים ואסטרואידים שנדחקו על ידי כוח המשיכה של כוכבי לכת סמוכים למסלולים המאפשרים להם להיכנס לשכונת כדור הארץ.
JWST יערוך תצפיות על אסטרואידים ו-NEOs בטווח האינפרא אדום, דבר שאינו אפשרי מהאטמוספירה של כדור הארץ באמצעות טלסקופים קרקעיים או טלסקופים מבוססי חלל פחות חזקים. מטרת הערכות האסטרואידים הללו תהיה לחקור את הקליטה והפליטה של אור מפני השטח של הגופים הללו, מה שאמור לעזור להבין טוב יותר את הרכבם. JWST גם יאפשר לאסטרונומים לסווג טוב יותר את צורות האסטרואידים, תכולת האבק שלהם וכיצד הם פולטים גז.
חקר האסטרואידים חיוני למדענים המבקשים להבין את לידתה של מערכת השמש וכוכבי הלכת שלה לפני 4,5 מיליארד שנים. הסיבה לכך היא שהם מורכבים מחומרים "לא מושחתים" שהיו קיימים בעת היווצרות כוכבי הלכת שחמקו מכוח המשיכה של גופים קטנים יותר היוצרים כוכבי לכת.
יחד עם לימוד לידתם של כוכבי לכת, כוכבים והרגעים המוקדמים של הגלקסיות עצמן, משימה זו מדגימה שוב כיצד JWST יפתור כמה מהתעלומות הבסיסיות ביותר של המדע.
מה הלאה?
החל מ-15 ביוני 2022, כל מכשירי נאס"א Webb מופעלים והתמונות הראשונות צולמו. בנוסף, ארבעה מצבי הדמיה, שלושה מצבי סדרת זמן ושלושה מצבים ספקטרוסקופיים נבדקו ואושרו, ונשארו רק שלושה. כפי שכבר הוזכר, ב-12 ביולי, נאס"א מתכננת לפרסם סט של תצפיות טיזר הממחישות את היכולות של ווב. הם יראו את היופי של תמונות החלל, כמו גם יתנו לאסטרונומים מושג על איכות הנתונים שהם יקבלו.
לאחר 12 ביולי, טלסקופ החלל ג'יימס ווב יתחיל לעבוד במלואו על משימתו המדעית. לוח הזמנים המפורט לשנה הבאה טרם פורסם, אך אסטרונומים ברחבי העולם ממתינים בקוצר רוח לנתונים הראשונים מטלסקופ החלל החזק ביותר שנבנה אי פעם.
אתה יכול לעזור לאוקראינה להילחם נגד הפולשים הרוסים. הדרך הטובה ביותר לעשות זאת היא לתרום כספים לכוחות המזוינים של אוקראינה באמצעות הצלת חיים או דרך העמוד הרשמי NBU.
הירשם לדפים שלנו ב Twitter זה Facebook.
קרא גם:
