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Root Nation조항기술James Webb 우주 망원경: 관찰해야 할 10개 표적

James Webb 우주 망원경: 관찰해야 할 10개 표적

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NASA는 12년 2022월 XNUMX일 JWST(James Webb Space Telescope)가 촬영한 첫 번째 이미지를 공개할 계획입니다. 역사상 가장 큰 우주 망원경인 Webb가 우주 존재의 가장 초기 순간에 대한 질문에 답하는 데 도움이 될 과학적 데이터 수집을 시작하고 천문학자들이 외계 행성을 전에도. 그러나 이 가장 가치 있는 망원경이 황금기를 맞이할 준비가 되었는지 확인하는 데 거의 XNUMX개월의 여행, 설정, 테스트 및 보정이 필요했습니다.

NASA의 제임스 웹 우주 망원경

가장 강력한 우주 일단 궤도에 진입한 망원경은 이전의 어떤 기술보다 우주를 더 멀리 들여다볼 수 있으므로 천문학자들은 빅뱅 직후에 존재했던 조건을 볼 수 있습니다.

NASA의 망원경은 어디에서 시작됩니까?

우리 은하계에서 망원경은 유기 분자와 물과 같은 생명체의 흔적을 찾기 위해 대기를 연구함으로써 태양계 밖의 세계(외계 행성 또는 외계 행성)를 탐색합니다.

제임스 웹 우주 망원경

25년 2021월 10일 James Webb 망원경의 성공적인 발사 이후, 팀은 망원경을 최종 궤도 위치로 옮기고, 망원경을 분해하고, 일단 냉각되면 탑재된 카메라와 센서를 보정하는 긴 과정을 시작했습니다. 발사는 순조롭게 진행됐다. NASA 과학자들이 가장 먼저 알아차린 것 중 하나는 망원경이 궤도에 대한 향후 조정을 위해 예상했던 것보다 더 많은 연료가 남아 있다는 것이었습니다. 이를 통해 Webb는 임무의 원래 XNUMX년 목표보다 훨씬 더 오래 운영할 수 있습니다.

Webb의 달 여행에서 궤도의 최종 위치로 가는 첫 번째 작업은 망원경을 배치하는 것이었습니다. 망원경을 식히는 데 도움이 되는 선바이저를 배치하는 것부터 시작하여 문제 없이 진행되었습니다. 그 다음에는 거울의 정렬과 센서의 포함이 있었습니다. 엔지니어들이 예측한 대로 Webby의 카메라가 냉각되고 있었고 팀이 켜는 첫 번째 장비는 근적외선 카메라(NIRCam)였습니다. NIRCam은 우주에서 가장 오래된 별이나 은하에서 방출되는 희미한 적외선을 연구하도록 설계되었습니다. 하지만 다음은?

또한 흥미로운:

적외선 범위의 초기 우주

빛이 우주를 여행하는 데는 유한한 시간이 걸리기 때문에 천문학자가 물체를 볼 때 실제로는 과거를 보고 있는 것입니다. 태양의 빛은 지구에 도달하는 데 약 XNUMX분이 걸리므로 태양을 보면 XNUMX분 전의 모습으로 보입니다.

우리는 수세기 또는 수천 년 전의 모습으로 멀리 있는 물체를 보고, 지구가 형성되기 전부터 가장 멀리 있는 물체와 은하계를 관찰하고 있으며, 우리가 볼 때쯤에는 근본적으로 변화하거나 파괴될 수도 있습니다.

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적외선 범위의 초기 우주

JWST는 너무 강력해서 우리가 빅뱅이라고 부르는 최초의 급속한 인플레이션 기간 이후 13,6억 년 후인 약 200억 년 전에 존재했던 우주를 관찰할 수 있을 것입니다. 이것은 인류가 본 가장 오래된 과거입니다. JWST가 초기 우주를 이미징하는 강력한 도구가 되는 이유는 전자기 스펙트럼의 적외선 영역에서 관측을 수행하기 때문입니다.

빛이 이 먼 근원에서 우리에게 이동함에 따라 우주의 가속 팽창은 그 빛을 늘립니다. 이것은 초기 별과 은하의 빛이 가까운 별과 은하의 빛과 비슷하지만 파장이 전자기 스펙트럼의 적외선 영역으로 "이동"한다는 것을 의미합니다.

가장 멀리 있고 가장 오래된 은하

천문대가 초기 은하를 식별하는 한 가지 방법은 가장 멀리 있고 가장 밝은 XNUMX개의 퀘이사를 관찰하는 것입니다. 퀘이사는 활성은하핵(AGN)의 중심에 위치하며 초거대질량 블랙홀의 영향을 받습니다. 그들은 종종 그들이 위치한 은하계의 모든 별의 방사선을 합친 것보다 밝습니다.

은하 회전에 대한 새로운 스핀

JWST 팀이 선택한 퀘이사는 가장 밝은 퀘이사 중 하나입니다. 즉, 퀘이사를 먹이로 삼는 블랙홀이 가장 강력하고 가스와 먼지를 가장 빠른 속도로 소비하거나 오히려 흡수합니다. 그들은 주변 가스를 가열하고 바깥쪽으로 밀어내는 엄청난 양의 에너지를 생성하여 은하를 통해 성간 공간으로 폭발하는 강력한 제트를 생성합니다.

주변 은하에 눈에 띄는 영향을 미치는 퀘이사를 사용하여 진화를 이해하는 것 외에도 JWST 연구원은 퀘이사를 사용하여 재이온화 시대라고 불리는 우주 역사의 한 기간을 연구합니다. 우주가 가장 투명해지고 빛이 자유롭게 움직일 수 있는 순간이었다. 이것은 은하계 매질의 중성 가스가 전하를 띠거나 이온화되었기 때문에 발생했습니다.

가장 멀리 있고 가장 오래된 은하

JWST는 우리와 퀘이사 사이의 가스를 연구하기 위해 배경 광원으로 밝은 퀘이사를 사용하여 이를 조사할 것입니다. 성간 가스가 어떤 빛을 흡수하는지 관찰함으로써 연구자들은 성간 가스가 중성인지 이온화되었는지를 결정할 수 있을 것입니다.

한 번에 100개의 은하계

JWST가 우주를 관찰하는 데 사용할 장비 중 하나는 NIRSpec(근적외선 분광기)입니다. 이 장비는 허블 우주 망원경(아래 그림)으로 촬영한 수천 개의 은하에 대한 광각 이미지처럼 관측한 은하의 시각적으로 놀라운 이미지를 생성하지 않습니다. 대신, 이 은하계에 대한 중요한 분광학적 정보를 제공하여 많은 은하계를 한 번에 볼 수 있습니다.

한 번에 100개의 은하계

이 은하의 스펙트럼에는 특히 화학 성분에 대한 많은 정보가 포함되어 있습니다. 이러한 구성을 연구함으로써 연구자들은 은하가 얼마나 빨리 가스 구성을 별으로 변환할 수 있는지 알게 될 것이며 따라서 우주의 진화를 더 잘 이해할 수 있을 것입니다.

요구되는 정확도로 이를 수행하려면 많은 양의 빛을 차단해야 하며 이는 일반적으로 한 번에 하나의 대상을 연구하는 것을 의미합니다. JWST가 연구하고자 하는 일부 물체는 너무 멀리 떨어져 있어 빛이 엄청나게 어둡습니다. 즉, 스펙트럼 사진을 만들기에 충분한 데이터를 수집하려면 수백 시간 동안 관찰해야 합니다.

NIRSpec
NIRSpec

다행히도 NIRSpec에는 웨이퍼 패턴으로 배열된 사람 머리카락 크기의 마이크로 셔터가 있는 100만 개의 개별 창이 있습니다. 이것은 이러한 블라인드의 패턴을 조정함으로써 JWST가 동시에 관찰을 위해 하나의 뷰에서 많은 수의 물체를 관찰할 수 있고 하늘에 있는 물체의 모든 필드에 대해 프로그래밍할 수 있음을 의미합니다. NASA의 추정에 따르면 이것은 NIRSpec이 XNUMX개의 관측소에서 동시에 스펙트럼을 수집할 수 있게 해주며 이전에는 다른 분광기가 할 수 없었습니다.

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목성 크기의 외계행성

1990년대 중반과 태양과 같은 별을 도는 행성의 발견 이후 우리의 외행성 목록은 현재 4개 이상의 확인된 세계를 포함하도록 확장되었습니다. 51년 미셸 마이오르와 디디에 칼로의 스위스 팀이 발견한 외계행성 1995 페가수스 b를 포함한 이들 행성의 대부분은 뜨거운 목성이다. 이 외계행성은 가까운 거리에서 별을 공전하며 일반적으로 몇 시간 만에 회전을 완료하므로 외계행성 관측 기술을 사용하여 쉽게 감지할 수 있습니다.

말벌-76

이 세계는 종종 별에 조석으로 묶여 있습니다. 즉, 영원한 낮 쪽인 한쪽이 매우 뜨겁습니다. 그러한 세계의 놀라운 예는 최근 허블호의 분광 카메라로 관찰된 WASP-121b입니다. 우리 태양계의 목성보다 약간 더 큰 철과 알루미늄은 이 행성의 낮 쪽에서 기화하고 이 증기는 초음속 바람에 의해 밤 쪽으로 운반됩니다. 이러한 원소가 냉각되면 금속성 비로 침전되며, 일부 알루미늄은 다른 원소와 결합하여 액체 루비 및 사파이어 샤워로 침전될 수 있습니다.

말벌-121

이 거대한 행성이 모성(母星)에 근접하면 조석력이 럭비 공 모양을 만들 수 있습니다. 외계행성 WASP-103b에 무슨 일이? 지구에서 백만 킬로미터 떨어진 위치에서 JWST의 역할 중 일부는 이러한 공격적인 행성의 환경과 대기를 연구하는 것입니다.

슈퍼 어스

우주 망원경이 관찰하는 데 사용할 또 다른 범주의 외계 행성은 소위 슈퍼 지구입니다. 이들은 지구보다 10배 더 무겁지만 해왕성이나 천왕성과 같은 얼음 거인보다 가볍습니다.

슈퍼 어스

슈퍼 지구는 우리 행성처럼 반드시 암석일 필요는 없지만 가스 또는 가스와 암석의 혼합물로 구성될 수 있습니다. NASA는 지구 질량의 3에서 10까지 범위에서 물 세계, 눈덩이 행성 또는 해왕성과 같이 대부분 밀도가 높은 가스로 구성된 행성을 포함하여 다양한 행성 구성이 있을 수 있다고 말합니다.

NASA JWST의 레이더에 들어오는 최초의 두 슈퍼지구는 55광년 떨어진 암석행성으로 보이는 용암으로 뒤덮인 41 Cancri e와 지구 크기의 두 배에 달하는 LHS 3844b가 될 것이다. 달과 비슷하지만 중요한 대기가 없는 암석 표면을 가지고 있습니다.

슈퍼 어스

이 두 세계는 우리가 알고 있는 생명체에 매우 적합하지 않은 것처럼 보이지만 JWST가 연구할 우리 은하의 다양한 장소에 있는 다른 외계행성은 더 유망할 수 있습니다.

또한 흥미로운:

TRAPPIST-1 시스템

첫 번째 작동 주기 동안 망원경은 지구에서 1광년 떨어진 TRAPPIST-41 시스템을 면밀히 조사할 것입니다. 2017년에 발견된 이 행성계를 특이하게 만드는 것은 XNUMX개의 암석 세계가 항성의 활동 영역에 존재하여 지금까지 발견된 가장 큰 잠재적으로 거주 가능한 지상 세계라는 사실입니다.

천문학자들은 별 주변의 거주 가능 영역을 온도가 액체 물이 존재할 수 있는 영역으로 정의합니다. 이 지역은 액체 상태의 물이 존재하기에 너무 덥지도 춥지도 않기 때문에 종종 골디락스 존(Goldilocks Zone)이라고 불립니다.

트라피스트-1

그러나 이 구역에 있다고 해서 행성이 거주할 수 있는 것은 아닙니다. 금성과 화성은 모두 태양 주위의 영역 안에 있으며 다른 조건으로 인해 우리가 이해하는 것처럼 어느 행성도 편안하게 생명체를 부양할 수 없습니다. 행성 학회는 태양풍의 세기, 행성의 밀도, 큰 위성의 우세, 행성의 궤도 방향, 행성의 자전(또는 명백한 결여)과 같은 다른 요인이 주요 요인일 수 있다고 제안합니다. 거주성을 위해.

유기 분자와 행성 탄생

NASA의 JWST가 우주에 대한 적외선 조사의 장점 중 하나는 성간 가스와 먼지로 이루어진 조밀하고 거대한 구름을 들여다볼 수 있다는 것입니다. 이것이 별로 흥미롭게 들리지 않을 수도 있지만, 이곳이 별과 행성이 탄생하고 항성 보육원이라고 불리는 곳임을 고려할 때 그 전망은 훨씬 더 매력적입니다.

유기 분자와 행성 탄생

이러한 공간 영역은 먼지 함량이 그들을 불투명하게 만들기 때문에 가시광선 스펙트럼에서 관찰할 수 없습니다. 그러나 이 먼지는 적외선 파장 범위에서 전자기 복사의 확산을 허용합니다. 이것은 JWST가 이러한 가스와 먼지 구름이 붕괴되어 별을 형성할 때 밀집된 지역을 연구할 수 있음을 의미합니다.

또한 우주 망원경은 젊은 별을 둘러싸고 행성을 낳는 먼지와 가스 원반도 연구할 수 있을 것입니다. 그것은 지구를 포함한 태양계의 행성과 같은 행성이 어떻게 형성되는지 보여줄 뿐만 아니라 생명체에 필수적인 유기 분자가 이 원시 행성 원반 내에 어떻게 분포되어 있는지 보여줄 수 있습니다.

그리고 특히 JWST를 관찰할 시간이 있는 연구원들이 작업할 스타 보육원이 하나 있습니다.

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창조의 기둥

창조의 기둥은 인류가 묘사한 가장 밝고 아름다운 우주 광경 중 하나입니다. 창조의 기둥(아래 사진)의 아름다운 이미지를 포착한 허블 우주 망원경은 이 광년 높이의 가스와 먼지 탑을 깊숙이 들여다볼 수 있었습니다.

독수리 성운에 위치하고 지구에서 뱀 별자리로 6500광년 떨어져 있는 불투명 기둥인 창조의 기둥은 강렬한 별이 생성되는 장소입니다. 기둥 내부의 별 탄생 과정에 대한 세부 정보를 수집하기 위해 허블은 광학 및 적외선 빛으로 이를 관찰했습니다.

창조의 기둥

다른 구유와 마찬가지로 가시광선은 이 방출 성운의 빽빽한 먼지를 통과할 수 없기 때문에 창조의 기둥 내에서 일어나는 과정을 관찰하려면 적외선이 필요합니다.

허블은 가시광선에 최적화되어 있지만 기둥 내부에 살고 있는 어린 별들을 보여주는 놀라운 적외선 이미지를 촬영할 수 있었습니다. 그것이 JWST 팀을 흥분시킨 이유입니다. 강력한 적외선 우주 망원경이 이 매혹적인 우주 영역을 드러낼 것입니다.

목성, 그 고리와 위성

태양계에서 우주 망원경의 목표 중 하나는 가장 큰 행성인 가스 거인 목성이 될 것입니다. NASA에 따르면 40명 이상의 연구원으로 구성된 팀이 목성, 고리 시스템 및 두 개의 위성인 가니메데와 이오를 연구할 관찰 프로그램을 개발했습니다. 이것은 태양계 최초의 망원경 조사 중 하나가 될 것이며, 훨씬 더 어두운 고리 시스템을 관찰할 수 있는 동시에 가스 거인의 밝기에 대해 보정해야 합니다.

목성

목성을 관찰할 JWST 팀은 행성의 하루 10시간도 고려해야 합니다. 이것은 태양계에서 가장 큰 폭풍인 대적반(Great Red Spot)과 같이 태양에서 빠르게 멀어지는 다섯 번째 행성의 특정 영역을 연구하기 위해 별도의 이미지를 함께 "스티칭"해야 할 것입니다. .

목성의 상징적인 붉은 반점

천문학자들은 대적점 위의 대기 온도 변동의 이유, 목성의 비범한 희미한 고리의 특성, 목성의 위성 가니메데 표면 아래 염수 액체 바다의 존재를 더 잘 이해하려고 노력할 것입니다.

소행성과 지구 근처 물체

JWST가 태양계에서 수행할 다른 중요한 역할 중 하나는 적외선 범위에서 소행성과 다른 작은 천체를 연구하는 것입니다. 이 연구에는 NASA가 NEO(Near-Earth Objects)로 분류하는 것이 포함됩니다. 이 천체는 혜성과 소행성이 지구 근처에 진입할 수 있도록 하는 궤도로 가까운 행성의 중력에 의해 조금씩 움직입니다.

소행성과 지구 근처 물체

JWST는 지상 기반 망원경이나 덜 강력한 우주 기반 망원경을 사용하여 지구 대기에서 불가능한 적외선 범위의 소행성 및 NEO 관측을 수행합니다. 이 소행성 평가의 목적은 이러한 천체의 표면에서 빛의 흡수와 방출을 연구하는 것이며, 이는 구성을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 것입니다. JWST는 또한 천문학자들이 소행성의 모양, 먼지 함량 및 가스 방출 방식을 더 잘 분류할 수 있도록 합니다.

소행성에 대한 연구는 4,5억 년 전 태양계와 그 행성의 탄생을 이해하려는 과학자들에게 매우 중요합니다. 이것은 행성이 형성될 때 존재했던 더 작은 행성 형성 물체의 중력을 피해 존재했던 "손상되지 않은" 물질로 구성되어 있기 때문입니다.

소행성과 지구 근처 물체

행성, 별의 탄생 및 은하계의 초기 순간을 연구하는 것과 함께 이 임무는 JWST가 과학의 가장 기본적인 미스터리를 어떻게 해결할 것인지 다시 한 번 보여줍니다.

무엇 향후 계획?

15년 2022월 12일 현재 모든 NASA Webb 장비에 전원이 공급되고 첫 번째 이미지가 촬영되었습니다. 또한 XNUMX개의 이미징 모드, XNUMX개의 시계열 모드, XNUMX개의 분광 모드가 테스트 및 인증되어 XNUMX개만 남았습니다. 이미 언급했듯이 NASA는 XNUMX월 XNUMX일 Webb의 능력을 보여주는 티저 관측 세트를 공개할 계획입니다. 그들은 우주 이미지의 아름다움을 보여줄 뿐만 아니라 천문학자들에게 그들이 받을 데이터의 품질에 대한 아이디어를 줄 것입니다.

NASA의 제임스 웹 우주 망원경

12월 XNUMX일 이후, James Webb 우주 망원경은 과학적 임무를 완전히 수행하기 시작할 것입니다. 내년에 대한 자세한 일정은 아직 공개되지 않았지만 전 세계의 천문학자들은 지금까지 만들어진 가장 강력한 우주 망원경의 첫 번째 데이터를 간절히 기다리고 있습니다.

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Julia Alexandrova
Julia Alexandrova
커피맨. 사진작가. 나는 과학과 우주에 대해 글을 씁니다. 우리가 외계인을 만나기에는 너무 이른 것 같아요. 나는 만일의 경우를 대비하여 로봇 공학의 발전을 따릅니다.
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