NASA plánuje zverejniť prvé snímky nasnímané vesmírnym teleskopom Jamesa Webba (JWST) 12. júla 2022. Budú znamenať začiatok ďalšej éry v astronómii, pretože Webb – najväčší vesmírny teleskop, aký bol kedy skonštruovaný – začne zbierať vedecké údaje, ktoré pomôžu odpovedať na otázky o najskorších momentoch existencie vesmíru a umožnia astronómom študovať exoplanéty podrobnejšie ako kedykoľvek predtým. Trvalo však takmer osem mesiacov cestovania, nastavovania, testovania a kalibrácie, aby sa zabezpečilo, že tento najcennejší teleskop bude pripravený na najvyšší čas.
Najmocnejší priestor ďalekohľad, keď sa dostane na obežnú dráhu, bude nahliadať ďalej do vesmíru – a teda aj do minulosti – než ktorákoľvek predchádzajúca technológia, čo astronómom umožní vidieť podmienky, ktoré existovali krátko po Veľkom tresku.
Kde to všetko začína pre teleskop NASA?
V našej galaxii Mliečna dráha bude teleskop skúmať svety mimo Slnečnej sústavy – extrasolárne planéty alebo exoplanéty – štúdiom ich atmosfér, či sa v nich nenachádzajú známky života, ako sú organické molekuly a voda.
Po úspešnom štarte teleskopu Jamesa Webba 25. decembra 2021 tím začal dlhý proces jeho presunu do konečnej orbitálnej polohy, rozobratie teleskopu a po vychladnutí kalibrácie kamier a senzorov na palube. Štart prebehol hladko. Jednou z prvých vecí, ktoré si vedci z NASA všimli, bolo, že na palube teleskopu zostalo viac paliva, než sa očakávalo pre budúce úpravy jeho obežnej dráhy. To by umožnilo Webbovi fungovať oveľa dlhšie, ako bol pôvodný 10-ročný cieľ misie.
Prvou úlohou na Webbovej lunárnej ceste k jeho konečnému umiestneniu na obežnej dráhe bolo rozmiestnenie teleskopu. Išlo to bez problémov, počnúc nasadením slnečnej clony, ktorá pomáha chladiť teleskop. Potom došlo na zarovnanie zrkadiel a zaradenie senzorov. Kamery na Webby sa ochladzovali, presne ako inžinieri predpovedali, a prvý nástroj, ktorý tím zapol, bola Near Infrared Camera alebo NIRCam. NIRCam je navrhnutý tak, aby študoval slabé infračervené svetlo vyžarované najstaršími hviezdami alebo galaxiami vo vesmíre. Ale čo ďalej?
Tiež zaujímavé:
Raný vesmír v infračervenej oblasti
Pretože svetlo potrebuje na cestu vesmírom obmedzené množstvo času, keď sa astronómovia pozerajú na objekty, v skutočnosti sa pozerajú do minulosti. Svetlu zo Slnka trvá asi sedem minút, kým dosiahne Zem, takže keď sa pozrieme na Slnko, vidíme ho také, aké bolo pred siedmimi minútami.
Vzdialené objekty vidíme tak, ako boli pred storočiami či tisícročiami, a najvzdialenejšie objekty a galaxie pozorujeme ešte pred vznikom Zeme a kým ich uvidíme, môžu byť zásadne zmenené alebo dokonca zničené.
JWST je taký silný, že bude schopný pozorovať vesmír tak, ako existoval asi pred 13,6 miliardami rokov, 200 miliónov rokov po období počiatočnej rýchlej inflácie, ktorú nazývame Veľký tresk. Toto je najstaršia minulosť, do akej kedy ľudstvo nahliadlo. To, čo robí JWST takým silným nástrojom na zobrazovanie raného vesmíru, je to, že svoje pozorovania vykonáva v infračervenej oblasti elektromagnetického spektra.
Keď k nám svetlo putuje z týchto vzdialených zdrojov, zrýchľujúca sa expanzia vesmíru toto svetlo naťahuje. To znamená, že zatiaľ čo svetlo z týchto raných hviezd a galaxií je podobné svetlu z blízkych hviezd a galaxií, jeho vlnová dĺžka je „posunutá“ do infračervenej oblasti elektromagnetického spektra.
Najvzdialenejšie a najstaršie galaxie
Jedným zo spôsobov, ako observatórium identifikuje rané galaxie, je pozorovanie šiestich najvzdialenejších a najjasnejších kvazarov. Kvazary sa nachádzajú v strede aktívnych galaktických jadier (AGN) a sú napájané supermasívnymi čiernymi dierami. Často sú jasnejšie ako žiarenie všetkých hviezd v galaxii, v ktorej sa nachádzajú, dohromady.
Kvazary vybrané tímom JWST patria medzi najjasnejšie, čo znamená, že čierne diery, ktoré ich kŕmia, sú zároveň najvýkonnejšie a spotrebúvajú – alebo skôr pribúdajú – plyn a prach v najvyššej miere. Generujú obrovské množstvo energie, ktorá ohrieva okolitý plyn a vytláča ho von, čím vytvárajú silné prúdy, ktoré prenikajú cez galaxie do medzihviezdneho priestoru.
Okrem použitia kvazarov, ktoré majú citeľný vplyv na okolité galaxie, na pochopenie ich vývoja, výskumníci JWST použijú kvazary aj na štúdium obdobia v histórii vesmíru nazývaného éra reionizácie. Bol to okamih, keď sa vesmír stal najpriehľadnejším a umožnil svetlu voľne cestovať. Stalo sa to preto, že neutrálny plyn v intergalaktickom médiu sa nabil alebo ionizoval.
JWST to bude skúmať pomocou jasných kvazarov ako zdrojov svetla na pozadí na štúdium plynu medzi nami a kvazarom. Pozorovaním toho, aké svetlo absorbuje medzihviezdny plyn, budú výskumníci schopní určiť, či je medzihviezdny plyn neutrálny alebo ionizovaný.
100 galaxií naraz
Jedným z prístrojov, ktoré JWST použije na pozorovanie vesmíru, je Near Infrared Spectrograph (NIRSpec). Tento prístroj nevytvára vizuálne ohromujúce snímky galaxií, ktoré pozoruje, ako širokouhlý obraz tisícok galaxií, ktorý urobil Hubbleov vesmírny teleskop (na obrázku nižšie). Namiesto toho poskytne dôležité spektrografické informácie o týchto galaxiách, vďaka čomu ich bude možné vidieť naraz.
Spektrá týchto galaxií obsahujú množstvo informácií, najmä o chemickom zložení. Štúdiom týchto kompozícií výskumníci uvidia, ako rýchlo dokážu galaxie premeniť svoje zloženie plynu na hviezdy, a tak lepšie pochopiť vývoj vesmíru.
Aby ste to dosiahli s požadovanou presnosťou, je potrebné blokovať veľké množstvo svetla, čo zvyčajne znamená študovať jeden objekt naraz. Niektoré z objektov, ktoré má JWST v úmysle študovať, sú také vzdialené, že ich svetlo je neuveriteľne slabé, čo znamená, že musia byť pozorované stovky hodín, aby sa nazbieralo dostatok údajov na vytvorenie spektrálneho obrazu.
Našťastie je NIRSpec vybavený štvrť miliónom jednotlivých okien s mikrozávermi veľkosti ľudského vlasu usporiadanými do plátkového vzoru. To znamená, že úpravou vzoru týchto žalúzií bude JWST schopný pozorovať veľké množstvo objektov v jednom pohľade pre súčasné pozorovanie a je programovateľný pre akékoľvek pole objektov na oblohe. Podľa odhadov NASA to umožní NIRSpec súčasne zbierať spektrá zo 100 observatórií, čo predtým nedokázal žiadny iný spektroskop.
Prečítajte si tiež:
- 100 rokov kvantovej fyziky: Od teórií 1920. rokov k počítačom
- 5 budúcich vesmírnych misií na zamyslenie
Exoplanéty veľkosti Jupitera
Od polovice 1990. rokov 4. storočia a objavu planéty obiehajúcej okolo hviezdy podobnej Slnku sa náš katalóg exoplanét rozšíril a teraz zahŕňa viac ako 51 1995 potvrdených svetov. Väčšina z týchto svetov, vrátane exoplanéty XNUMX Pegasi b, objavenej švajčiarskym tímom Michela Maiora a Didiera Cala v roku XNUMX, sú horúce Jupitery. Tieto exoplanéty obiehajú okolo svojich hviezd v tesnej blízkosti, pričom revolúciu zvyčajne dokončia za niekoľko hodín, vďaka čomu ich možno ľahko odhaliť pomocou techník pozorovania exoplanét.
Tieto svety sú často prílivovo viazané na svoju hviezdu, čo znamená, že jedna strana, strana večného dňa, je veľmi horúca. Pozoruhodným príkladom takéhoto sveta je WASP-121b, nedávno pozorovaný spektroskopickou kamerou na palube Hubbleovho teleskopu. Železo a hliník, ktoré sú o niečo väčšie ako Jupiter v našej slnečnej sústave, sa vyparujú na dennej strane tejto planéty a tieto pary sú prenášané na nočnú stranu nadzvukovými vetrom. Keď sa tieto prvky ochladzujú, vyzrážajú sa ako kovový dážď, s možnosťou, že časť hliníka sa môže spojiť s inými prvkami a vyzrážať sa ako tekuté rubínové a zafírové sprchy.
Blízkosť týchto obrovských planét k ich materskej hviezde môže spôsobiť, že slapové sily im dajú tvar rugbyovej lopty. Čo sa stalo s exoplanétou WASP-103b. Súčasťou úlohy JWST z jej pozície milión km od Zeme bude štúdium prostredia a atmosféry týchto agresívnych planét.
Super Zeme
Ďalšou kategóriou exoplanét, ktoré vesmírny teleskop použije na pozorovanie, sú takzvané super-Zeme. Sú to svety, ktoré môžu byť 10-krát hmotnejšie ako Zem, no zároveň ľahšie ako ľadové obry ako Neptún alebo Urán.
Superzeme nemusia byť nevyhnutne kamenisté ako naša planéta, ale môžu pozostávať z plynu alebo dokonca zo zmesi plynu a kameňa. NASA hovorí, že v rozsahu 3 až 10 hmotností Zeme môže existovať široká škála planetárnych kompozícií, vrátane vodných svetov, planét so snehovými guľami alebo planét, ktoré sú podobne ako Neptún zložené väčšinou z hustého plynu.
Prvé dve superzeme, ktoré sa dostanú pod radar JWST NASA, budú lávou pokryté 55 Cancri e, čo vyzerá ako kamenná planéta vzdialená 41 svetelných rokov, a LHS 3844b, ktorá je dvakrát väčšia ako Zem a zdá sa, že majú skalnatý povrch podobný Mesiacu, no bez výraznej atmosféry.
Oba tieto svety sa zdajú byť dosť nevhodné pre život, ako ho poznáme, ale iné exoplanéty na rôznych miestach Mliečnej dráhy, ktoré bude JWST skúmať, môžu byť sľubnejšie.
Tiež zaujímavé:
- 10 najpodivnejších vecí, ktoré sme sa dozvedeli o čiernych dierach v roku 2021
- Terraformovanie Marsu: Mohla by sa červená planéta zmeniť na novú Zem?
Systém TRAPPIST-1
Počas prvého operačného cyklu bude teleskop podrobne študovať systém TRAPPIST-1, ktorý sa nachádza 41 svetelných rokov od Zeme. To, čo robí tento planetárny systém objavený v roku 2017 nezvyčajným, je skutočnosť, že jeho sedem kamenných svetov existuje v zóne aktivity ich hviezdy, čo z neho robí najväčší potenciálne obývateľný pozemský svet, aký bol kedy objavený.
Astronómovia definujú obývateľnú zónu okolo hviezdy ako oblasť, kde teplota umožňuje existenciu tekutej vody. Pretože táto oblasť nie je ani príliš horúca, ani príliš studená na to, aby existovala tekutá voda, často sa nazýva zóna Zlatovlásky.
Byť v tejto zóne však neznamená, že planéta je obývateľná. Venuša aj Mars sa nachádzajú v zóne okolo Slnka a ani jedna planéta nemôže pohodlne podporovať život, ako ho chápeme v dôsledku rôznych podmienok. Planetárna spoločnosť naznačuje, že kľúčovými faktormi môžu byť aj iné faktory, ako je sila slnečného vetra, hustota planéty, prevaha veľkých mesiacov, orientácia obežnej dráhy planéty a rotácia planéty (alebo jej zjavný nedostatok). pre obývateľnosť.
Organické molekuly a planetárne zrodenie
Jednou z výhod infračerveného prieskumu vesmíru pomocou JWST NASA je schopnosť nahliadnuť do hustých a masívnych oblakov medzihviezdneho plynu a prachu. Aj keď to nemusí znieť veľmi vzrušujúco, vyhliadka sa stáva oveľa atraktívnejšou, keď si uvedomíte, že sú to miesta, kde sa rodia hviezdy a planéty a nazývajú sa hviezdnymi škôlkami.
Tieto oblasti priestoru nemožno pozorovať vo viditeľnom spektre svetla, pretože obsah prachu ich robí nepriehľadnými. Tento prach však umožňuje šírenie elektromagnetického žiarenia v oblasti infračervených vlnových dĺžok. To znamená, že JWST bude môcť študovať husté oblasti týchto oblakov plynu a prachu pri ich kolapse a tvorbe hviezd.
Okrem toho bude vesmírny teleskop schopný študovať aj disky prachu a plynu, ktoré obklopujú mladé hviezdy a rodia planéty. Nielenže by to mohlo ukázať, ako sa tvoria planéty ako tie v Slnečnej sústave, vrátane Zeme, ale mohlo by to tiež ukázať, ako sú organické molekuly dôležité pre život distribuované v týchto protoplanetárnych diskoch.
A je tu jedna hviezdna škôlka, na ktorej budú pracovať výskumníci, ktorí majú čas pozorovať najmä JWST.
Prečítajte si tiež:
- Pozorovanie červenej planéty: História marťanských ilúzií
- Teleportácia z vedeckého hľadiska a jej budúcnosť
Piliere stvorenia
Stĺpy stvorenia sú jedným z najjasnejších a najkrajších kozmických pamiatok, aké kedy ľudstvo zobrazilo. Hubblov vesmírny teleskop, ktorý zachytil nádherné snímky Pilierov stvorenia (na obrázku nižšie), dokázal nahliadnuť hlboko do týchto svetelných rokov vysokých veží z plynu a prachu.
Nepriehľadné stĺpy – Piliere stvorenia – sa nachádzajú v Orlej hmlovine a 6500 XNUMX svetelných rokov od Zeme v súhvezdí Hada a sú miestami intenzívnej tvorby hviezd. Aby sa zhromaždili podrobnosti o procesoch zrodu hviezd vo vnútri stĺpov, Hubble ich pozoroval v optickom a infračervenom svetle.
Infračervené svetlo je nevyhnutné na pozorovanie procesov prebiehajúcich v Stĺpikoch Stvorenia, pretože, ako pri iných jasliach, viditeľné svetlo nemôže preniknúť cez hustý prach tejto emisnej hmloviny.
Hubbleov teleskop je optimalizovaný pre viditeľné svetlo, no aj tak sa mu podarilo urobiť úžasné infračervené snímky stĺpov, ktoré ukazujú niektoré mladé hviezdy, ktoré v nich žijú. To nadchlo tím JWST – ich výkonný infračervený vesmírny teleskop by odhalil túto fascinujúcu oblasť vesmíru.
Jupiter, jeho prstence a satelity
Jedným z cieľov vesmírneho teleskopu v slnečnej sústave bude najväčšia planéta, plynný gigant Jupiter. Podľa NASA tím viac ako 40 výskumníkov vyvinul pozorovací program, ktorý bude študovať Jupiter, jeho prstencový systém a jeho dva mesiace: Ganymede a Io. Pôjde o jeden z prvých prieskumov teleskopu v Slnečnej sústave, ktorý si vyžaduje, aby bol kalibrovaný proti jasu plynového obra a zároveň bol schopný pozorovať jeho oveľa slabší prstencový systém.
Tím JWST, ktorý bude pozorovať Jupiter, musí brať do úvahy aj 10-hodinový deň planéty. To by si vyžadovalo „spojenie“ samostatných obrázkov dohromady na štúdium jednej konkrétnej oblasti piatej planéty, ktorá rýchlo obieha od Slnka, ako je Veľká červená škvrna – najväčšia búrka v slnečnej sústave, dostatočne hlboká a široká na to, aby pohltila celú Zem. .
Astronómovia sa pokúsia lepšie pochopiť dôvod kolísania teploty atmosféry nad Veľkou červenou škvrnou, charakteristiku mimoriadnych matných prstencov Jupitera a prítomnosť tekutého oceánu slanej vody pod povrchom Jupiterovho mesiaca Ganymede.
Asteroidy a objekty v blízkosti Zeme
Jednou z ďalších dôležitých úloh, ktoré bude JWST hrať v Slnečnej sústave, je štúdium asteroidov a iných menších telies sústavy v infračervenej oblasti. Štúdia bude zahŕňať to, čo NASA klasifikuje ako Near-Earth Objects (NEO), čo sú kométy a asteroidy, ktoré boli gravitačnou silou blízkych planét posunuté na obežnú dráhu, ktorá im umožňuje vstúpiť do susedstva Zeme.
JWST bude vykonávať pozorovania asteroidov a NEO v infračervenom rozsahu, čo nie je možné zo zemskej atmosféry pomocou pozemných ďalekohľadov alebo menej výkonných vesmírnych ďalekohľadov. Účelom týchto hodnotení asteroidov bude študovať absorpciu a emisiu svetla z povrchu týchto telies, čo by malo pomôcť lepšie pochopiť ich zloženie. JWST tiež umožní astronómom lepšie klasifikovať tvary asteroidov, ich obsah prachu a spôsob, akým emitujú plyn.
Štúdium asteroidov je životne dôležité pre vedcov, ktorí sa snažia pochopiť zrod slnečnej sústavy a jej planét pred 4,5 miliardami rokov. Je to preto, že sú zložené z „neskazených“ materiálov, ktoré existovali pri vzniku planét, ktoré unikli gravitácii menších telies tvoriacich planéty.
Spolu so štúdiom zrodu planét, hviezd a prvých okamihov samotných galaxií táto misia opäť ukazuje, ako JWST vyrieši niektoré z najzákladnejších záhad vedy.
Čo bude ďalej?
Od 15. júna 2022 sú všetky nástroje NASA Webb zapnuté a boli urobené prvé snímky. Okrem toho boli testované a certifikované štyri zobrazovacie režimy, tri režimy časových sérií a tri spektroskopické režimy, pričom zostávajú len tri. Ako už bolo spomenuté, 12. júla plánuje NASA vydať súbor ukážkových pozorovaní ilustrujúcich Webbove schopnosti. Ukážu krásu obrázkov vesmíru a tiež poskytnú astronómom predstavu o kvalite údajov, ktoré dostanú.
Po 12. júli začne vesmírny teleskop Jamesa Webba naplno pracovať na svojej vedeckej misii. Podrobný harmonogram na budúci rok ešte nebol zverejnený, no astronómovia na celom svete netrpezlivo očakávajú prvé údaje z najvýkonnejšieho vesmírneho teleskopu, aký bol kedy vyrobený.
Môžete pomôcť Ukrajine v boji proti ruským útočníkom. Najlepším spôsobom, ako to urobiť, je darovať finančné prostriedky Ozbrojeným silám Ukrajiny prostredníctvom Zachrániť život alebo cez oficiálnu stránku NBU.
Prihláste sa na odber našich stránok v Twitter že Facebook.
Prečítajte si tiež:
