NASA planuoja išleisti pirmąsias James Webb kosminio teleskopo (JWST) nuotraukas 12 m. liepos 2022 d. Jie pažymės kitos astronomijos eros pradžią, nes Webb – didžiausias kada nors pastatytas kosminis teleskopas – pradės rinkti mokslinius duomenis, kurie padės atsakyti į klausimus apie ankstyviausius Visatos egzistavimo momentus ir leis astronomams išsamiau tyrinėti egzoplanetas. kada nors anksčiau. Tačiau prireikė beveik aštuonių mėnesių kelionių, sąrankos, bandymų ir kalibravimo, kad šis vertingiausias teleskopas būtų paruoštas geriausiu laiku.
Pats galingiausias erdvė teleskopas, patekęs į orbitą, žiūrės toliau į erdvę, taigi ir atgal laiku, nei bet kuri ankstesnė technologija, leisdama astronomams pamatyti sąlygas, kurios egzistavo netrukus po Didžiojo sprogimo.
Kur viskas prasideda NASA teleskopui?
Mūsų Paukščių Tako galaktikoje teleskopas tyrinės pasaulius, esančius už Saulės sistemos ribų – ekstrasalines planetas arba egzoplanetas – tirdamas jų atmosferą, kad aptiktų gyvybės ženklų, tokių kaip organinės molekulės ir vanduo.
25 m. gruodžio 2021 d. sėkmingai paleidus James Webb teleskopą, komanda pradėjo ilgą procesą, perkeldama jį į galutinę orbitos padėtį, išardydama teleskopą ir, kai viskas atvės, kalibruodama laive esančias kameras ir jutiklius. Paleidimas praėjo sklandžiai. Vienas iš pirmųjų dalykų, kuriuos NASA mokslininkai pastebėjo, buvo tai, kad teleskope liko daugiau degalų, nei tikėtasi ateityje koreguojant jo orbitą. Tai leistų Webb veikti daug ilgiau nei buvo numatytas pradinis 10 metų misijos tikslas.
Pirmoji Webb kelionės į mėnulį užduotis į galutinę vietą orbitoje buvo teleskopo dislokavimas. Tai vyko be kliūčių, pradedant nuo saulės skydelio, kuris padeda vėsinti teleskopą, išskleidimo. Tada buvo sureguliuoti veidrodžiai ir įtraukti jutikliai. Webby kameros atvėso, kaip ir prognozavo inžinieriai, o pirmasis instrumentas, kurį komanda įjungė, buvo Near Infrared Camera arba NIRCam. NIRCam sukurtas tirti silpną infraraudonąją šviesą, kurią skleidžia seniausios visatos žvaigždės ar galaktikos. Bet kas toliau?
Taip pat įdomu:
Ankstyvoji visata infraraudonųjų spindulių diapazone
Kadangi šviesa keliauja per erdvę per ribotą laiką, astronomai žiūri į objektus, jie iš tikrųjų žiūri į praeitį. Saulės šviesa Žemę pasiekia maždaug per septynias minutes, todėl žiūrėdami į Saulę matome ją tokią, kokia ji buvo prieš septynias minutes.
Mes matome tolimus objektus tokius, kokie jie buvo prieš šimtmečius ar tūkstantmečius, o labiausiai nutolusius objektus ir galaktikas stebime dar prieš susiformuojant Žemei, o kol juos pamatysime, jie gali būti iš esmės pakeisti ar net sunaikinti.
JWST yra toks galingas, kad galės stebėti visatą tokią, kokia ji egzistavo maždaug prieš 13,6 milijardo metų, praėjus 200 milijonų metų po pradinės sparčios infliacijos laikotarpio, kurį vadiname Didžiuoju sprogimu. Tai pati seniausia praeitis, į kurią žmonija kada nors pažvelgė. JWST yra toks galingas ankstyvosios visatos vaizdavimo įrankis, nes jis atlieka stebėjimus elektromagnetinio spektro infraraudonojoje srityje.
Šviesai keliaujant iki mūsų iš šių tolimų šaltinių, spartėjantis visatos plėtimasis tą šviesą ištempia. Tai reiškia, kad nors šių ankstyvųjų žvaigždžių ir galaktikų šviesa yra panaši į netoliese esančių žvaigždžių ir galaktikų šviesą, jos bangos ilgis yra „paslinktas“ į elektromagnetinio spektro infraraudonąją sritį.
Tolimiausios ir seniausios galaktikos
Vienas iš būdų, kaip observatorija atpažins ankstyvąsias galaktikas, yra stebėti šešis labiausiai nutolusius ir ryškiausius kvazarus. Kvazarai yra aktyvių galaktikos branduolių (AGN) centre ir juos maitina supermasyvios juodosios skylės. Jie dažnai yra ryškesni už visų galaktikos, kurioje jie yra, žvaigždžių spinduliavimą kartu.
JWST komandos atrinkti kvazarai yra vieni ryškiausių, o tai reiškia, kad juos maitinančios juodosios skylės taip pat yra pačios galingiausios, sunaudojančios – tiksliau, kaupiančios – dujas ir dulkes. Jie generuoja milžiniškus kiekius energijos, kuri šildo aplinkines dujas ir stumia jas į išorę, sukurdamos galingus purkštukus, kurie pro galaktikas prasiveržia į tarpžvaigždinę erdvę.
Be kvazarų, kurie daro pastebimą poveikį aplinkinėms galaktikoms, kad suprastų jų evoliuciją, JWST mokslininkai kvazarus taip pat naudos tirdami Visatos istorijos laikotarpį, vadinamą reionizacijos era. Tai buvo momentas, kai visata tapo skaidriausia ir leido šviesai laisvai keliauti. Taip atsitiko todėl, kad neutralios dujos tarpgalaktinėje terpėje pasikrovė arba jonizavosi.
JWST tai ištirs naudodamas ryškius kvazarus kaip fono šviesos šaltinius, kad ištirtų dujas tarp mūsų ir kvazaro. Stebėdami, kokią šviesą sugeria tarpžvaigždinės dujos, mokslininkai galės nustatyti, ar tarpžvaigždinės dujos yra neutralios, ar jonizuotos.
100 galaktikų vienu metu
Vienas iš instrumentų, kuriuos JWST naudos visatai stebėti, yra artimųjų infraraudonųjų spindulių spektrografas (NIRSpec). Šis instrumentas nesukurs vizualiai stulbinamų galaktikų vaizdų, kuriuos jis stebi, kaip tūkstančių galaktikų plačiakampis vaizdas, užfiksuotas Hablo kosminiu teleskopu (pavaizduota žemiau). Vietoj to, jis suteiks svarbios spektrografinės informacijos apie šias galaktikas, leisdamas pamatyti daugelį jų vienu metu.
Šių galaktikų spektruose yra daug informacijos, ypač apie cheminę sudėtį. Tyrinėdami šias kompozicijas, mokslininkai pamatys, kaip greitai galaktikos gali paversti savo dujų sudėtį žvaigždėmis ir taip geriau suprasti visatos evoliuciją.
Norint tai padaryti reikiamu tikslumu, reikia blokuoti didelį šviesos kiekį, o tai paprastai reiškia, kad vienu metu reikia tirti vieną objektą. Kai kurie objektai, kuriuos ketina tirti JWST, yra taip nutolę, kad jų šviesa yra neįtikėtinai silpna, o tai reiškia, kad juos reikia stebėti šimtus valandų, kad būtų surinkta pakankamai duomenų spektriniam vaizdui sukurti.
Laimei, NIRSpec turi ketvirtį milijono atskirų langų su žmogaus plauko dydžio mikrolanginėmis, išdėstytomis vaflių raštu. Tai reiškia, kad pakoregavus šių žaliuzių raštą, JWST galės stebėti daug objektų viename vaizde, kad būtų galima vienu metu stebėti, be to, jis programuojamas bet kokiam dangaus objektų laukui. Remiantis NASA skaičiavimais, tai leis NIRSpec vienu metu rinkti spektrus iš 100 observatorijų, ko anksčiau negalėjo padaryti joks kitas spektroskopas.
Taip pat skaitykite:
- Kvantinės fizikos 100 metų: nuo XX amžiaus 1920-ųjų teorijų iki kompiuterių
- 5 ateities kosminės misijos, apie kurias reikia pagalvoti
Jupiterio dydžio egzoplanetos
Nuo dešimtojo dešimtmečio vidurio ir atradus planetą, skriejančią aplink Saulę panašią žvaigždę, mūsų egzoplanetų katalogas išsiplėtė ir dabar apima daugiau nei 1990 patvirtintų pasaulių. Dauguma šių pasaulių, įskaitant egzoplanetą 4 Pegasi b, kurią 51 m. atrado šveicarų Michelio Maioro ir Didier Calo komanda, yra karštieji Jupiteriai. Šios egzoplanetos sukasi aplink savo žvaigždes arti, paprastai apsisukdamos per kelias valandas, todėl jas lengva aptikti naudojant egzoplanetų stebėjimo metodus.
Šie pasauliai dažnai yra surišti su savo žvaigžde, o tai reiškia, kad viena pusė, amžinoji diena, yra labai karšta. Ryškus tokio pasaulio pavyzdys yra WASP-121b, kurį neseniai pastebėjo Hablo laive esanti spektroskopinė kamera. Šiek tiek didesnis nei Jupiteris mūsų Saulės sistemoje, geležis ir aliuminis išgaruoja šios planetos dieninėje pusėje, o šiuos garus į naktinę pusę neša viršgarsiniai vėjai. Šiems elementams atvėsus, jie iškrenta kaip metalinis lietus, o dalis aliuminio gali susijungti su kitais elementais ir iškristi kaip skystas rubino ir safyro lietus.
Šių milžiniškų planetų artumas prie pagrindinės žvaigždės gali sukelti potvynių ir atoslūgių jėgų regbio kamuolio formą. Kas nutiko egzoplanetai WASP-103b. Dalis JWST vaidmens, esančio už milijono km nuo Žemės, bus ištirti šių agresyvių planetų aplinką ir atmosferą.
Super žemės
Kita egzoplanetų kategorija, kurią kosminis teleskopas naudos stebėti, yra vadinamosios superžemės. Tai pasauliai, kurie gali būti 10 kartų masyvesni už Žemę, tačiau lengvesni už ledo milžinus, tokius kaip Neptūnas ar Uranas.
Superžemės nebūtinai turi būti uolinės, kaip mūsų planeta, bet gali būti sudarytos iš dujų ar net dujų ir uolienų mišinio. NASA teigia, kad nuo 3 iki 10 Žemės masių gali būti įvairių planetų kompozicijų, įskaitant vandens pasaulius, sniego gniūžtės planetas arba planetas, kurios, kaip ir Neptūnas, daugiausia sudarytos iš tankių dujų.
Pirmosios dvi superžemės, kurios pateks į NASA JWST radarą, bus lava padengtos 55 Cancri e, kuri, atrodo, yra uolėta planeta už 41 šviesmečio, ir LHS 3844b, kuri yra dvigubai didesnė už Žemę ir, atrodo, turi akmenuotą paviršių, panašų į mėnulį, bet neturi reikšmingos atmosferos.
Abu šie pasauliai atrodo gana netinkami gyvybei, kaip mes žinome, tačiau kitos egzoplanetos įvairiose Paukščių Tako vietose, kurias tirs JWST, gali būti perspektyvesnės.
Taip pat įdomu:
- 10 keisčiausių dalykų, kuriuos sužinojome apie juodąsias skyles 2021 m
- Terraformuojantis Marsas: ar Raudonoji planeta gali virsti nauja Žeme?
TRAPPIST-1 sistema
Per pirmąjį veikimo ciklą teleskopas atidžiai tyrinės TRAPPIST-1 sistemą, esančią 41 šviesmečio atstumu nuo Žemės. Šią 2017 m. atrastą planetų sistemą neįprasta daro tai, kad septyni jos uolėti pasauliai egzistuoja jų žvaigždės veiklos zonoje, todėl tai yra didžiausias kada nors atrastas potencialiai tinkamas gyventi antžeminis pasaulis.
Astronomai gyvenamąją zoną aplink žvaigždę apibrėžia kaip regioną, kuriame temperatūra leidžia egzistuoti skystam vandeniui. Kadangi šis regionas nėra nei per karštas, nei per šaltas, kad egzistuotų skystas vanduo, jis dažnai vadinamas Auksaplaukės zona.
Tačiau buvimas šioje zonoje nereiškia, kad planeta yra tinkama gyventi. Tiek Venera, tiek Marsas yra zonoje aplink Saulę, ir nė viena planeta negali patogiai palaikyti gyvybės, kaip mes ją suprantame dėl kitų sąlygų. Planetų draugija teigia, kad pagrindiniai veiksniai gali būti kiti veiksniai, tokie kaip saulės vėjo stiprumas, planetos tankis, didelių mėnulių dominavimas, planetos orbitos orientacija ir planetos sukimasis (arba akivaizdus jo nebuvimas). dėl tinkamumo gyventi.
Organinės molekulės ir planetinis gimimas
Vienas iš NASA JWST infraraudonųjų spindulių visatos tyrimo pranašumų yra galimybė pažvelgti į tankius ir masyvius tarpžvaigždinių dujų ir dulkių debesis. Nors tai gali skambėti nelabai įdomiai, perspektyva tampa daug patrauklesnė, kai pagalvoji, kad šiose vietose gimsta žvaigždės ir planetos ir jos vadinamos žvaigždžių darželiais.
Šios erdvės sritys negali būti stebimos matomos šviesos spektre, nes dėl dulkių kiekio jos tampa nepermatomos. Tačiau šios dulkės leidžia elektromagnetinei spinduliuotei plisti infraraudonųjų bangų ilgių diapazone. Tai reiškia, kad JWST galės ištirti tankias šių dujų ir dulkių debesų sritis, kai jie griūva ir formuoja žvaigždes.
Be to, kosminis teleskopas taip pat galės tyrinėti dulkių ir dujų diskus, kurie supa jaunas žvaigždes ir gimdo planetas. Tai ne tik galėtų parodyti, kaip formuojasi tokios planetos kaip Saulės sistemoje, įskaitant Žemę, bet ir gali parodyti, kaip šiuose protoplanetiniuose diskuose pasiskirsto gyvybei svarbios organinės molekulės.
Ir yra vienas žvaigždžių darželis, kuriame dirbs tyrėjai, turintys laiko ypač stebėti JWST.
Taip pat skaitykite:
- Raudonosios planetos stebėjimas: Marso iliuzijų istorija
- Teleportacija moksliniu požiūriu ir jos ateitis
Kūrybos ramsčiai
Kūrybos stulpai yra vienas ryškiausių ir gražiausių žmonijos kada nors pavaizduotų kosminių vaizdų. Hablo kosminis teleskopas, užfiksavęs nuostabius Kūrybos stulpų vaizdus (nuotrauka žemiau), sugebėjo giliai pažvelgti į šiuos šviesmečių aukščio dujų ir dulkių bokštus.
Erelio ūke ir 6500 šviesmečių nuo Žemės esančios Gyvatės žvaigždyne, nepermatomos kolonos – Kūrimo stulpai – yra intensyvaus žvaigždžių formavimosi vietos. Norėdami surinkti išsamią informaciją apie žvaigždžių gimimo procesus kolonų viduje, Hablas stebėjo juos optinėje ir infraraudonojoje šviesoje.
Infraraudonoji šviesa yra būtina norint stebėti procesus, vykstančius kūrimo stulpuose, nes, kaip ir kitose ėdžiose, matoma šviesa negali prasiskverbti per tankias šio emisijos ūko dulkes.
Hablas yra optimizuotas matomai šviesai, tačiau jis vis tiek sugebėjo padaryti stulbinančius stulpų infraraudonųjų spindulių vaizdus, parodant kai kurias jaunas žvaigždes, gyvenančias jų viduje. Būtent tai sujaudino JWST komandą – jų galingas infraraudonųjų spindulių kosminis teleskopas atskleis šį žavų kosmoso regioną.
Jupiteris, jo žiedai ir mėnuliai
Vienas iš kosminio teleskopo taikinių Saulės sistemoje bus didžiausia planeta – dujų milžinas Jupiteris. NASA teigimu, daugiau nei 40 tyrėjų komanda sukūrė stebėjimo programą, kuri tirs Jupiterį, jo žiedų sistemą ir du jo palydovus: Ganimedą ir Ijo. Tai bus vienas iš pirmųjų Saulės sistemos teleskopinių tyrimų, todėl jį reikės kalibruoti atsižvelgiant į dujų milžino ryškumą ir taip pat stebėti jo daug blankesnę žiedų sistemą.
JWST komanda, kuri stebės Jupiterį, taip pat turi atsižvelgti į planetos 10 valandų darbo dieną. Tam reikėtų „sujungti“ atskirus vaizdus, kad būtų galima ištirti vieną konkretų penktosios planetos, kuri greitai skrieja nuo Saulės, regioną, pavyzdžiui, Didžiąją Raudonąją dėmę – didžiausią Saulės sistemos audrą, pakankamai gilią ir plati, kad apimtų visą Žemę. .
Astronomai bandys geriau suprasti atmosferos temperatūros svyravimų virš Didžiosios Raudonosios dėmės priežastį, Jupiterio nepaprastų blausių žiedų ypatybes ir skysto sūraus vandens vandenyno buvimą po Jupiterio palydovo Ganimedo paviršiumi.
Asteroidai ir arti Žemės esantys objektai
Vienas iš kitų svarbių vaidmenų, kurį JWST atliks Saulės sistemoje, yra asteroidų ir kitų mažesnių sistemos kūnų tyrimas infraraudonųjų spindulių diapazone. Tyrimas apims tai, ką NASA klasifikuoja kaip Near-Earth Objects (NEO), kurie yra kometos ir asteroidai, kuriuos gretimų planetų gravitacinė trauka nustūmė į orbitas, leidžiančias joms patekti į Žemės kaimynystę.
JWST atliks asteroidų ir NEO stebėjimus infraraudonųjų spindulių diapazone, o tai neįmanoma iš Žemės atmosferos naudojant antžeminius teleskopus arba mažiau galingus kosminius teleskopus. Šių asteroidų įvertinimų tikslas bus ištirti šviesos sugertį ir spinduliavimą iš šių kūnų paviršiaus, o tai turėtų padėti geriau suprasti jų sudėtį. JWST taip pat leis astronomams geriau klasifikuoti asteroidų formas, jų dulkių kiekį ir dujų išmetimą.
Asteroidų tyrimas yra gyvybiškai svarbus mokslininkams, norintiems suprasti Saulės sistemos ir jos planetų gimimą prieš 4,5 mlrd. Taip yra todėl, kad jie sudaryti iš „nepažeistų“ medžiagų, kurios egzistavo formuojantis planetoms, kurios išvengė mažesnių planetas formuojančių kūnų gravitacijos.
Kartu su planetų, žvaigždžių gimimo ir pačių galaktikų ankstyvųjų akimirkų studijomis ši misija dar kartą parodo, kaip JWST išspręs kai kurias svarbiausias mokslo paslaptis.
Kas toliau?
Nuo 15 m. birželio 2022 d. visi NASA Webb instrumentai buvo įjungti ir buvo padarytos pirmosios nuotraukos. Be to, buvo išbandyti ir sertifikuoti keturi vaizdo gavimo režimai, trys laiko eilučių režimai ir trys spektroskopiniai režimai, todėl liko tik trys. Kaip jau minėta, liepos 12 d. NASA planuoja išleisti anonsinių stebėjimų rinkinį, iliustruojantį Webb galimybes. Jie parodys kosmoso vaizdų grožį, taip pat suteiks astronomams supratimą apie gaunamų duomenų kokybę.
Po liepos 12 d. James Webb kosminis teleskopas pradės visapusiškai vykdyti savo mokslinę misiją. Detalus kitų metų tvarkaraštis dar nepaskelbtas, tačiau viso pasaulio astronomai nekantriai laukia pirmųjų duomenų iš galingiausio kada nors pastatyto kosminio teleskopo.
Jūs galite padėti Ukrainai kovoti su Rusijos įsibrovėliais. Geriausias būdas tai padaryti – aukoti lėšas Ukrainos ginkluotosioms pajėgoms per Išgelbėk gyvybę arba per oficialų puslapį NBU.
Prenumeruokite mūsų puslapius Twitter kad Facebook.
Taip pat skaitykite:
