NASA intenționează să lanseze primele imagini realizate de telescopul spațial James Webb (JWST) pe 12 iulie 2022. Ele vor marca începutul următoarei ere în astronomie, deoarece Webb – cel mai mare telescop spațial construit vreodată – va începe să colecteze date științifice care vor ajuta să răspundă la întrebările despre primele momente ale existenței universului și să le permită astronomilor să studieze exoplanetele mai detaliat decât niciodata. Dar a fost nevoie de aproape opt luni de călătorie, configurare, testare și calibrare pentru a se asigura că acest cel mai valoros telescop este pregătit pentru prime time.
Cel mai puternic spaţiu Telescopul, odată ajuns pe orbită, va privi mai mult în spațiu – și, prin urmare, mai înapoi în timp – decât orice tehnologie anterioară, permițând astronomilor să vadă condițiile care au existat la scurt timp după Big Bang.
De unde începe totul pentru telescopul NASA?
În galaxia noastră Calea Lactee, telescopul va explora lumi din afara sistemului solar – planete extrasolare sau exoplanete – prin studierea atmosferei acestora pentru semne de viață, cum ar fi moleculele organice și apa.
După lansarea cu succes a telescopului James Webb pe 25 decembrie 2021, echipa a început procesul lung de mutare a acestuia în poziția sa orbitală finală, dezasamblarea telescopului și, odată ce lucrurile s-au răcit, calibrarea camerelor și senzorilor de la bord. Lansarea a decurs fără probleme. Unul dintre primele lucruri pe care oamenii de știință de la NASA le-au observat a fost că telescopul avea mai mult combustibil la bord decât se aștepta pentru viitoarele ajustări ale orbitei sale. Acest lucru i-ar permite lui Webb să opereze mult mai mult decât obiectivul inițial de 10 ani al misiunii.
Prima sarcină în călătoria lunară a lui Webb până la locația sa finală pe orbită a fost să desfășoare telescopul. A mers fără probleme, începând cu desfășurarea parasolarului care ajută la răcirea telescopului. Apoi a fost alinierea oglinzilor și includerea senzorilor. Camerele de pe Webby se răceau, așa cum au prezis inginerii, iar primul instrument pe care echipa l-a pornit a fost camera cu infraroșu apropiat, sau NIRCam. NIRCam este proiectat pentru a studia lumina infraroșie slabă emisă de cele mai vechi stele sau galaxii din univers. Dar ce urmează?
Interesant de asemenea:
Universul timpuriu în domeniul infraroșu
Deoarece lumina necesită o perioadă finită de timp pentru a călători prin spațiu, atunci când astronomii se uită la obiecte, ei privesc de fapt în trecut. Lumina de la Soare durează aproximativ șapte minute pentru a ajunge pe Pământ, așa că atunci când ne uităm la Soare, îl vedem așa cum era acum șapte minute.
Vedem obiecte îndepărtate așa cum au fost cu secole sau milenii în urmă și observăm cele mai îndepărtate obiecte și galaxii chiar înainte de formarea Pământului și, în momentul în care le vedem, ele pot fi schimbate fundamental sau chiar distruse.
JWST este atât de puternic încât va putea observa universul așa cum a existat cu aproximativ 13,6 miliarde de ani în urmă, la 200 de milioane de ani după perioada de inflație rapidă inițială pe care o numim Big Bang. Acesta este cel mai vechi trecut în care umanitatea a privit vreodată. Ceea ce face ca JWST să fie un instrument atât de puternic pentru imaginea universului timpuriu este faptul că își efectuează observațiile în regiunea infraroșu a spectrului electromagnetic.
Pe măsură ce lumina călătorește către noi din aceste surse îndepărtate, expansiunea accelerată a universului întinde acea lumină. Aceasta înseamnă că, în timp ce lumina de la aceste stele și galaxii timpurii este similară cu cea a stelelor și galaxiilor din apropiere, lungimea de undă este „deplasată” în regiunea infraroșu a spectrului electromagnetic.
Cele mai îndepărtate și mai vechi galaxii
O modalitate prin care observatorul va identifica galaxiile timpurii este prin observarea celor mai îndepărtați și mai strălucitori șase quasari. Quazarii sunt localizați în centrul nucleelor galactice active (AGN) și sunt alimentați de găuri negre supermasive. Ele sunt adesea mai strălucitoare decât radiația tuturor stelelor din galaxia în care sunt situate, combinate.
Quasarurile selectate de echipa JWST sunt printre cele mai strălucitoare, ceea ce înseamnă că găurile negre care îi alimentează sunt și cele mai puternice, consumând – sau mai degrabă acumulând – gaz și praf la cea mai mare rată. Ele generează cantități enorme de energie care încălzesc gazul din jur și îl împing spre exterior, creând jeturi puternice care explodează galaxii în spațiul interstelar.
Pe lângă utilizarea quasarelor, care au un efect notabil asupra galaxiilor din jur, pentru a înțelege evoluția lor, cercetătorii JWST vor folosi și quasari pentru a studia o perioadă din istoria universului numită Era Reionizării. A fost momentul în care universul a devenit cel mai transparent și a permis luminii să călătorească liber. Acest lucru sa întâmplat deoarece gazul neutru din mediul intergalactic a devenit încărcat sau ionizat.
JWST va investiga acest lucru folosind quasari strălucitori ca surse de lumină de fundal pentru a studia gazul dintre noi și quasar. Observând ce lumină este absorbită de gazul interstelar, cercetătorii vor putea determina dacă gazul interstelar este neutru sau ionizat.
100 de galaxii deodată
Unul dintre instrumentele pe care JWST le va folosi pentru a observa universul este Spectrograful cu infraroșu apropiat (NIRSpec). Acest instrument nu va produce imagini uimitoare din punct de vedere vizual ale galaxiilor pe care le observă, cum ar fi imaginea cu unghi larg a miilor de galaxii luate de Telescopul Spațial Hubble (foto de mai jos). În schimb, va oferi informații spectrografice importante despre aceste galaxii, permițând ca multe dintre ele să fie văzute simultan.
Spectrele acestor galaxii conțin o mulțime de informații, în special despre compoziția chimică. Studiind aceste compoziții, cercetătorii vor vedea cât de repede își pot transforma galaxiile compoziția gazelor în stele și, astfel, vor înțelege mai bine evoluția universului.
Pentru a face acest lucru cu precizia necesară, este necesară blocarea unei cantități mari de lumină, iar acest lucru înseamnă, de obicei, studierea câte un obiect. Unele dintre obiectele pe care JWST intenționează să le studieze sunt atât de îndepărtate încât lumina lor este incredibil de slabă, ceea ce înseamnă că trebuie observate sute de ore pentru a aduna suficiente date pentru a construi o imagine spectrală.
Din fericire, NIRSpec este echipat cu un sfert de milion de ferestre individuale cu micro-obloane de mărimea unui păr uman aranjate în model de napolitană. Aceasta înseamnă că ajustând modelul acestor jaluzele, JWST va putea observa un număr mare de obiecte într-o singură vedere pentru observare simultană și este programabil pentru orice câmp de obiecte de pe cer. Potrivit estimărilor NASA, acest lucru va permite NIRSpec să colecteze simultan spectre de la 100 de observatoare, ceva ce niciun alt spectroscop nu ar putea face până acum.
Citeste si:
- 100 de ani de fizică cuantică: de la teoriile anilor 1920 la calculatoare
- 5 viitoare misiuni spațiale la care să te gândești
Exoplanete de mărimea lui Jupiter
De la mijlocul anilor 1990 și de la descoperirea unei planete care orbitează în jurul unei stele asemănătoare Soarelui, catalogul nostru de exoplanete s-a extins pentru a include acum peste 4 de lumi confirmate. Majoritatea acestor lumi, inclusiv exoplaneta 51 Pegasi b, descoperită de echipa elvețiană Michel Maior și Didier Calo în 1995, sunt Jupiteri fierbinți. Aceste exoplanete orbitează în jurul stelelor lor în imediata apropiere, completând de obicei o revoluție în câteva ore, făcându-le ușor de detectat folosind tehnici de observare a exoplanetelor.
Aceste lumi sunt adesea legate de stea lor, ceea ce înseamnă că o parte, partea zilei eterne, este foarte fierbinte. Un exemplu izbitor al unei astfel de lumi este WASP-121b, observat recent de camera spectroscopică de la bordul Hubble. Puțin mai mare decât Jupiter în sistemul nostru solar, fierul și aluminiul se vaporizează pe partea de zi a acestei planete, iar acești vapori sunt transportați pe partea nopții de vânturile supersonice. Pe măsură ce aceste elemente se răcesc, ele precipită sub formă de ploaie metalică, cu posibilitatea ca o parte din aluminiu să se combine cu alte elemente și să precipite sub formă de ploaie lichidă de rubin și safir.
Apropierea acestor planete gigantice de steaua lor părinte poate determina forțele de maree să le dea forma unei mingi de rugby. Ce s-a întâmplat cu exoplaneta WASP-103b. O parte a rolului JWST de la poziția sa la un milion de km de Pământ va fi să studieze mediile și atmosferele acestor planete agresive.
Super Pământuri
O altă categorie de exoplanete pe care telescopul spațial o va folosi pentru a le observa sunt așa-numitele super-Pământuri. Acestea sunt lumi care pot fi de 10 ori mai masive decât Pământul, dar mai ușoare decât giganții de gheață precum Neptun sau Uranus.
Super-Pământurile nu trebuie neapărat să fie stâncoase, ca planeta noastră, dar pot consta din gaz sau chiar un amestec de gaz și rocă. NASA spune că în intervalul de la 3 la 10 mase Pământului, poate exista o mare varietate de compoziții planetare, inclusiv lumi de apă, planete bulgăre de zăpadă sau planete care, precum Neptun, sunt compuse în mare parte din gaz dens.
Primele două super-Pământuri care vor intra sub radarul JWST al NASA vor fi acoperite cu lavă 55 Cancri e, care pare a fi o planetă stâncoasă la 41 de ani lumină distanță, și LHS 3844b, care este de două ori mai mare decât Pământul și pare să fie. au o suprafață stâncoasă, asemănătoare cu luna, dar lipsită de o atmosferă semnificativă.
Ambele lumi par destul de nepotrivite pentru viață așa cum o știm, dar alte exoplanete din diferite locuri din Calea Lactee care vor fi studiate de JWST ar putea fi mai promițătoare.
Interesant de asemenea:
- 10 cele mai ciudate lucruri pe care le-am învățat despre găurile negre în 2021
- Terraformarea lui Marte: s-ar putea planeta roșie să se transforme într-un nou Pământ?
Sistemul TRAPPIST-1
În timpul primului ciclu operațional, telescopul va studia îndeaproape sistemul TRAPPIST-1, situat la 41 de ani lumină de Pământ. Ceea ce face ca acest sistem planetar, descoperit în 2017, să fie neobișnuit este faptul că cele șapte lumi ale sale stâncoase există în zona de activitate a stelei lor, ceea ce o face cea mai mare lume terestră potențial locuibilă descoperită vreodată.
Astronomii definesc zona locuibilă din jurul unei stele ca fiind regiunea în care temperatura permite existența apei lichide. Deoarece această regiune nu este nici prea caldă, nici prea rece pentru a exista apă lichidă, este adesea numită Zona Goldilocks.
Cu toate acestea, a fi în această zonă nu înseamnă că planeta este locuibilă. Atât Venus, cât și Marte se află în zona din jurul Soarelui și nicio planetă nu poate susține viața confortabil așa cum o înțelegem, din cauza condițiilor diferite. Societatea Planetară sugerează că alți factori, cum ar fi puterea vântului solar, densitatea planetei, predominanța lunilor mari, orientarea orbitei planetei și rotația planetei (sau lipsa aparentă a acesteia) pot fi factori cheie. pentru locuibilitate.
Molecule organice și naștere planetară
Unul dintre avantajele studiului în infraroșu al universului de către JWST de la NASA este capacitatea de a observa norii denși și masivi de gaz și praf interstelar. Deși acest lucru s-ar putea să nu sune foarte incitant, perspectiva devine mult mai atractivă când iei în considerare că acestea sunt locurile în care se nasc stelele și planetele și sunt numite pepiniere stelare.
Aceste regiuni ale spațiului nu pot fi observate în spectrul luminii vizibile deoarece conținutul de praf le face opace. Cu toate acestea, acest praf permite răspândirea radiațiilor electromagnetice în intervalul de lungimi de undă în infraroșu. Aceasta înseamnă că JWST va putea studia regiunile dense ale acestor nori de gaz și praf pe măsură ce se prăbușesc și formează stele.
În plus, telescopul spațial va putea studia și discurile de praf și gaz care înconjoară stelele tinere și dau naștere planetelor. Nu numai că ar putea arăta cum se formează planete precum cele din Sistemul Solar, inclusiv Pământul, dar ar putea arăta și modul în care moleculele organice vitale pentru viață sunt distribuite în aceste discuri protoplanetare.
Și există o pepinieră stelară la care vor fi lucrate cercetătorii care au timp să observe JWST în special.
Citeste si:
- Observarea planetei roșii: o istorie a iluziilor marțiane
- Teleportarea din punct de vedere științific și viitorul ei
Stâlpii creației
Stâlpii Creației sunt una dintre cele mai strălucitoare și mai frumoase priveliști cosmice descrise vreodată de omenire. Telescopul spațial Hubble, care a surprins imaginile frumoase ale Stâlpilor Creației (foto de mai jos), a reușit să privească adânc în aceste turnuri de gaz și praf înalte de ani lumină.
Situate în Nebuloasa Vultur și la 6500 de ani lumină de Pământ, în constelația Șarpelui, coloanele opace – Stâlpii Creației – sunt locuri de formare intensă a stelelor. Pentru a aduna detalii despre procesele de naștere a stelelor din interiorul stâlpilor, Hubble le-a observat în lumină optică și infraroșie.
Lumina infraroșie este necesară pentru a observa procesele care au loc în Stâlpii Creației deoarece, ca și în cazul altor iesle, lumina vizibilă nu poate pătrunde în praful dens al acestei nebuloase de emisie.
Hubble este optimizat pentru lumina vizibilă, dar a reușit totuși să ia imagini uimitoare în infraroșu ale stâlpilor, arătând câteva dintre stele tinere care trăiesc în interiorul lor. Acesta este ceea ce a entuziasmat echipa JWST – telescopul lor spațial în infraroșu puternic ar dezvălui această regiune fascinantă a spațiului.
Jupiter, inelele și sateliții săi
Una dintre țintele telescopului spațial din sistemul solar va fi cea mai mare planetă, gigantul gazos Jupiter. Potrivit NASA, o echipă de peste 40 de cercetători a dezvoltat un program de observare care va studia Jupiter, sistemul său de inele și cele două luni ale sale: Ganimede și Io. Acesta va fi unul dintre primele sondaje cu telescopul din Sistemul Solar, care necesită ca acesta să fie calibrat în funcție de luminozitatea gigantului gazos, putând, de asemenea, să observe sistemul său de inele mult mai slab.
Echipa JWST care va observa Jupiter trebuie să ia în considerare și ziua de 10 ore a planetei. Acest lucru ar necesita „asamblarea” de imagini separate pentru a studia o anumită regiune a celei de-a cincea planete care orbitează rapid departe de Soare, cum ar fi Marea Pată Roșie - cea mai mare furtună din Sistemul Solar, suficient de adâncă și de largă pentru a înghiți întregul Pământ. .
Astronomii vor încerca să înțeleagă mai bine motivul fluctuațiilor de temperatură a atmosferei de deasupra Marii Pate Roșii, caracteristicile extraordinarelor inele slabe ale lui Jupiter și prezența unui ocean lichid de apă sărată sub suprafața lunii lui Jupiter, Ganimede.
Asteroizi și obiecte apropiate de Pământ
Unul dintre celelalte roluri importante pe care JWST le va juca în Sistemul Solar este studiul asteroizilor și al altor corpuri mai mici ale Sistemului în intervalul infraroșu. Studiul va include ceea ce NASA clasifică drept Near-Earth Objects (NEO), care sunt comete și asteroizi care au fost împinși de atracția gravitațională a planetelor din apropiere pe orbite care le permit să intre în vecinătatea Pământului.
JWST va efectua observații ale asteroizilor și NEO-urilor în intervalul infraroșu, ceea ce nu este posibil din atmosfera Pământului folosind telescoape de la sol sau telescoape spațiale mai puțin puternice. Scopul acestor evaluări de asteroizi va fi acela de a studia absorbția și emisia de lumină de la suprafața acestor corpuri, ceea ce ar trebui să ajute la o mai bună înțelegere a compoziției lor. JWST va permite, de asemenea, astronomilor să clasifice mai bine formele asteroizilor, conținutul lor de praf și modul în care emit gaz.
Studiul asteroizilor este vital pentru oamenii de știință care doresc să înțeleagă nașterea Sistemului Solar și a planetelor sale în urmă cu 4,5 miliarde de ani. Acest lucru se datorează faptului că sunt compuse din materiale „necorupte” care existau atunci când se formau planetele care scăpau de gravitația corpurilor mai mici care formează planete.
Pe lângă studierea nașterii planetelor, stelelor și a primelor momente ale galaxiilor în sine, această misiune demonstrează încă o dată modul în care JWST va rezolva unele dintre cele mai fundamentale mistere ale științei.
Ce urmeaza?
Începând cu 15 iunie 2022, toate instrumentele NASA Webb sunt pornite și au fost făcute primele imagini. În plus, au fost testate și certificate patru moduri de imagistică, trei moduri de serie de timp și trei moduri spectroscopice, rămânând doar trei. După cum sa menționat deja, pe 12 iulie, NASA intenționează să lanseze un set de observații teaser care ilustrează capacitățile lui Webb. Ele vor arăta frumusețea imaginilor spațiului, precum și le vor oferi astronomilor o idee despre calitatea datelor pe care le vor primi.
După 12 iulie, telescopul spațial James Webb va începe să lucreze pe deplin la misiunea sa științifică. Programul detaliat pentru anul viitor nu a fost încă publicat, dar astronomii din întreaga lume așteaptă cu nerăbdare primele date de la cel mai puternic telescop spațial construit vreodată.
Poți ajuta Ucraina să lupte împotriva invadatorilor ruși. Cel mai bun mod de a face acest lucru este să donați fonduri Forțelor Armate ale Ucrainei prin intermediul Salveaza viata sau prin pagina oficiala NBU.
Abonați-vă la paginile noastre în Twitter că Facebook.
Citeste si:
