Petek, 29. marec 2024

namizje v4.2.1

Root NationStattiTehnologijeVesoljski teleskop James Webb: 10 ciljev za opazovanje

Vesoljski teleskop James Webb: 10 ciljev za opazovanje

-

NASA namerava prve slike, ki jih je posnel vesoljski teleskop James Webb (JWST), objaviti 12. julija 2022. Označili bodo začetek naslednje dobe v astronomiji, saj bo Webb – največji vesoljski teleskop, ki je bil kdajkoli zgrajen – začel zbirati znanstvene podatke, ki bodo pomagali odgovoriti na vprašanja o najzgodnejših trenutkih obstoja vesolja in astronomom omogočili podrobnejše preučevanje eksoplanetov kot kdaj prej. Vendar je bilo potrebnih skoraj osem mesecev potovanja, nastavitve, testiranja in kalibracije, da je bil ta najdragocenejši teleskop pripravljen na najboljši čas.

Nasin vesoljski teleskop James Webb

Najmočnejši prostora ko bo teleskop v orbiti, bo zrl dlje v vesolje – in s tem dlje v preteklost – kot katera koli prejšnja tehnologija, kar bo astronomom omogočilo, da vidijo razmere, ki so obstajale kmalu po velikem poku.

Kje se vse začne za Nasin teleskop?

V naši galaksiji Rimska cesta bo teleskop raziskoval svetove zunaj osončja – ekstrasolarne planete ali eksoplanete – s preučevanjem njihove atmosfere za opazne znake življenja, kot so organske molekule in voda.

Vesoljski teleskop James Webb

Po uspešni izstrelitvi teleskopa James Webb 25. decembra 2021 je ekipa začela dolg proces njegovega premikanja v končni orbitalni položaj, razstavljanja teleskopa in, ko so se stvari ohladile, umerjanja kamer in senzorjev na krovu. Izstrelitev je potekala gladko. Ena od prvih stvari, ki so jih Nasini znanstveniki opazili, je bila, da ima teleskop na krovu več goriva, kot je bilo pričakovano za prihodnje prilagoditve njegove orbite. To bi Webbu omogočilo, da deluje veliko dlje od prvotnega 10-letnega cilja misije.

Prva naloga na Webbovi lunarni poti do končne lokacije v orbiti je bila namestitev teleskopa. Šlo je brez težav, začelo se je z namestitvijo senčnika, ki pomaga pri hlajenju teleskopa. Potem je bila tu nastavitev ogledal in vključitev senzorjev. Kamere na Webbyju so se ohlajale, tako kot so predvidevali inženirji, in prvi instrument, ki ga je ekipa vključila, je bila kamera bližnjega infrardečega sevanja ali NIRCam. NIRCam je zasnovan za preučevanje šibke infrardeče svetlobe, ki jo oddajajo najstarejše zvezde ali galaksije v vesolju. Toda kaj potem?

Zanimivo tudi:

Zgodnje vesolje v infrardečem območju

Ker svetloba potuje skozi vesolje omejen čas, astronomi, ko gledajo predmete, dejansko gledajo v preteklost. Svetloba s Sonca potrebuje približno sedem minut, da doseže Zemljo, tako da, ko pogledamo Sonce, ga vidimo takšnega, kot je bilo pred sedmimi minutami.

Oddaljene objekte vidimo takšne, kot so bili pred stoletji ali tisočletji, najbolj oddaljene objekte in galaksije pa opazujemo že pred nastankom Zemlje in do takrat, ko jih vidimo, so lahko temeljito spremenjeni ali celo uničeni.

- Oglas -

Zgodnje vesolje v infrardečem območju

JWST je tako močan, da bo lahko opazoval vesolje, kakršno je obstajalo pred približno 13,6 milijardami let, 200 milijonov let po obdobju začetne hitre inflacije, ki mu pravimo veliki pok. To je najstarejša preteklost, v katero se je človeštvo kdaj zazrlo. Zaradi česar je JWST tako močno orodje za slikanje zgodnjega vesolja, je to, da izvaja svoja opazovanja v infrardečem območju elektromagnetnega spektra.

Ko svetloba potuje do nas iz teh oddaljenih virov, pospešeno širjenje vesolja to svetlobo razteza. To pomeni, da čeprav je svetloba teh zgodnjih zvezd in galaksij podobna svetlobi bližnjih zvezd in galaksij, je njena valovna dolžina "premaknjena" v infrardeče območje elektromagnetnega spektra.

Najbolj oddaljene in najstarejše galaksije

Eden od načinov, kako bo observatorij identificiral zgodnje galaksije, je opazovanje šestih najbolj oddaljenih in najsvetlejših kvazarjev. Kvazarji se nahajajo v središču aktivnih galaktičnih jeder (AGN) in se napajajo iz supermasivnih črnih lukenj. Pogosto so svetlejši od sevanja vseh zvezd v galaksiji, v kateri se nahajajo, skupaj.

Novo vrtenje galaksije

Kvazarji, ki jih je izbrala ekipa JWST, so med najsvetlejšimi, kar pomeni, da so črne luknje, ki jih hranijo, tudi najmočnejše, saj porabljajo – ali bolje rečeno kopičijo – plin in prah z največjo hitrostjo. Ustvarjajo ogromne količine energije, ki segrevajo okoliški plin in ga potiskajo navzven ter ustvarjajo močne curke, ki se prebijajo skozi galaksije v medzvezdni prostor.

Poleg uporabe kvazarjev, ki imajo opazen učinek na okoliške galaksije, za razumevanje njihovega razvoja, bodo raziskovalci JWST uporabili kvazarje tudi za preučevanje obdobja v zgodovini vesolja, imenovanega Era reionizacije. To je bil trenutek, ko je vesolje postalo najbolj pregledno in je svetlobi omogočilo svobodno potovanje. To se je zgodilo, ker je nevtralni plin v medgalaktičnem mediju postal nabit ali ioniziran.

Najbolj oddaljene in najzgodnejše galaksije

JWST bo to raziskal z uporabo svetlih kvazarjev kot virov svetlobe v ozadju za preučevanje plina med nami in kvazarjem. Z opazovanjem, kakšno svetlobo absorbira medzvezdni plin, bodo raziskovalci lahko ugotovili, ali je medzvezdni plin nevtralen ali ioniziran.

100 galaksij hkrati

Eden od instrumentov, ki jih bo JWST uporabljal za opazovanje vesolja, je Near Infrared Spectrograph (NIRSpec). Ta instrument ne bo ustvaril vizualno osupljivih slik galaksij, ki jih opazuje, kot je širokokotna slika na tisoče galaksij, ki jo je posnel vesoljski teleskop Hubble (na sliki spodaj). Namesto tega bo zagotovila pomembne spektrografske informacije o teh galaksijah, kar bo omogočilo, da jih bo veliko vidnih hkrati.

100 galaksij hkrati

Spektri teh galaksij vsebujejo veliko informacij, zlasti o kemični sestavi. S preučevanjem teh sestav bodo raziskovalci videli, kako hitro lahko galaksije pretvorijo svojo plinsko sestavo v zvezde in tako bolje razumejo razvoj vesolja.

Če želite to narediti z zahtevano natančnostjo, morate blokirati veliko količino svetlobe, kar običajno pomeni preučevanje enega predmeta naenkrat. Nekateri predmeti, ki jih JWST namerava preučiti, so tako oddaljeni, da je njihova svetloba neverjetno šibka, kar pomeni, da jih je treba opazovati več sto ur, da zberejo dovolj podatkov za izdelavo spektralne slike.

NIRSpec
NIRSpec

Na srečo je NIRSpec opremljen s četrt milijona posameznih oken z mikropolkni v velikosti človeškega lasu, razporejenimi v vzorcu rezin. To pomeni, da bo JWST s prilagajanjem vzorca teh senčil lahko opazoval veliko število objektov v enem pogledu za sočasno opazovanje in ga je mogoče programirati za katero koli polje objektov na nebu. Po ocenah Nase bo to omogočilo NIRSpec sočasno zbiranje spektrov iz 100 observatorijev, česar prej ni mogel storiti noben drug spektroskop.

Preberite tudi:

- Oglas -

Eksoplanete velikosti Jupitra

Od sredine devetdesetih let in odkritja planeta, ki kroži okoli Soncu podobne zvezde, se je naš katalog eksoplanetov razširil in zdaj vključuje več kot 1990 potrjenih svetov. Večina teh svetov, vključno z eksoplanetom 4 Pegasi b, ki ga je leta 51 odkrila švicarska ekipa Michela Maiorja in Didierja Cala, so vroči Jupiterji. Ti eksoplaneti krožijo okoli svojih zvezd v neposredni bližini in običajno opravijo revolucijo v nekaj urah, zaradi česar jih je enostavno zaznati s tehnikami opazovanja eksoplanetov.

WASP-76

Ti svetovi so pogosto plimsko vezani na svojo zvezdo, kar pomeni, da je ena stran, stran večnega dneva, zelo vroča. Osupljiv primer takšnega sveta je WASP-121b, ki ga je nedavno opazila spektroskopska kamera na krovu Hubbla. Železo in aluminij, ki sta nekoliko večja od Jupitra v našem osončju, izparevata na dnevni strani tega planeta, to paro pa nadzvočni vetrovi prenašajo na nočno stran. Ko se ti elementi ohlajajo, se obarjajo kot kovinski dež, z možnostjo, da se nekaj aluminija združi z drugimi elementi in se obarja kot tekoči rubin in safir.

WASP-121

Bližina teh velikanskih planetov njihovi matični zvezdi lahko povzroči, da jim plimske sile dajo obliko žoge za ragbi. Kaj se je zgodilo z eksoplanetom WASP-103b. Del vloge JWST z njegovega položaja milijon km od Zemlje bo preučevanje okolij in atmosfer teh agresivnih planetov.

Super Zemlje

Druga kategorija eksoplanetov, ki jih bo vesoljski teleskop uporabljal za opazovanje, so tako imenovane superzemlje. To so svetovi, ki so lahko 10-krat masivnejši od Zemlje, vendar lažji od ledenih velikanov, kot sta Neptun ali Uran.

Super Zemlje

Ni nujno, da so superzemlje kamnite, kot je naš planet, ampak so lahko sestavljene iz plina ali celo mešanice plina in kamenja. NASA pravi, da lahko v območju od 3 do 10 zemeljskih mas obstaja široka paleta planetarnih sestav, vključno z vodnimi svetovi, planeti snežne kepe ali planeti, ki so, tako kot Neptun, sestavljeni večinoma iz gostega plina.

Prvi dve superzemlji, ki bosta prišli pod radar Nasinega JWST, bosta z lavo prekriti 55 Cancri e, ki je videti kot skalnat planet, oddaljen 41 svetlobnih let, in LHS 3844b, ki je dvakrat večji od Zemlje in se zdi, da imajo skalnato površino, podobno luni, vendar brez pomembne atmosfere.

Super Zemlje

Oba svetova se zdita precej neprimerna za življenje, kot ga poznamo, toda drugi eksoplaneti na različnih mestih Rimske ceste, ki jih bo preučeval JWST, so morda bolj obetavni.

Zanimivo tudi:

Sistem TRAPPIST-1

Med prvim operativnim ciklom bo teleskop natančno preučeval sistem TRAPPIST-1, ki se nahaja 41 svetlobnih let od Zemlje. Zaradi česar je ta planetarni sistem, odkrit leta 2017, nenavaden, je dejstvo, da njegovih sedem kamnitih svetov obstaja v območju aktivnosti njihove zvezde, zaradi česar je največji potencialno naseljiv zemeljski svet, ki so ga kdaj odkrili.

Astronomi bivalno območje okoli zvezde definirajo kot območje, kjer temperatura omogoča obstoj tekoče vode. Ker to območje ni niti prevroče niti prehladno za obstoj tekoče vode, ga pogosto imenujejo območje Zlatolaska.

TRAPPIST-1

Vendar pa bivanje v tem območju ne pomeni, da je planet primeren za bivanje. Venera in Mars sta znotraj območja okoli Sonca in noben planet ne more udobno podpirati življenja, kot ga razumemo zaradi drugih pogojev. Planetary Society predlaga, da so drugi dejavniki, kot so moč sončnega vetra, gostota planeta, prevlada velikih lun, usmerjenost planetove orbite in rotacija planeta (ali navidezno pomanjkanje le-te) lahko ključni dejavniki. za vseljivost.

Organske molekule in planetarno rojstvo

Ena od prednosti infrardečega raziskovanja vesolja, ki ga izvaja Nasin JWST, je zmožnost vpogleda v goste in masivne oblake medzvezdnega plina in prahu. Čeprav se to morda ne sliši zelo vznemirljivo, postane možnost veliko bolj privlačna, če pomislite, da so to kraji, kjer se rojevajo zvezde in planeti in se imenujejo zvezdne jaslice.

Organske molekule in planetarno rojstvo

Teh območij prostora ni mogoče opazovati v spektru vidne svetlobe, ker so zaradi vsebnosti prahu neprozorni. Vendar pa ta prah omogoča širjenje elektromagnetnega sevanja v infrardečem območju valovnih dolžin. To pomeni, da bo JWST lahko preučeval gosta območja teh oblakov plina in prahu, ko se zrušijo in tvorijo zvezde.

Poleg tega bo vesoljski teleskop lahko preučeval tudi diske prahu in plina, ki obdajajo mlade zvezde in rojevajo planete. Ne samo, da bi lahko pokazal, kako se oblikujejo planeti, kot so tisti v sončnem sistemu, vključno z Zemljo, ampak bi lahko pokazal tudi, kako so organske molekule, ki so bistvenega pomena za življenje, porazdeljene znotraj teh protoplanetarnih diskih.

In obstaja en zvezdniški vrtec, na katerem bodo delali raziskovalci, ki imajo čas še posebej za opazovanje JWST.

Preberite tudi:

Stebri stvarstva

Stebri stvarstva so eden najsvetlejših in najlepših kozmičnih prizorov, kar jih je človeštvo kdaj upodobilo. Vesoljski teleskop Hubble, ki je ujel čudovite slike stebrov stvarstva (na spodnji sliki), je lahko pokukal globoko v te svetlobno leto visoke stolpe plina in prahu.

Neprozorni stebri – stebri stvarjenja – ki se nahajajo v meglici Orel in so 6500 svetlobnih let od Zemlje oddaljeni v ozvezdju Kača, so mesta intenzivnega nastajanja zvezd. Da bi zbral podrobnosti o procesih rojstva zvezd znotraj stebrov, jih je Hubble opazoval v optični in infrardeči svetlobi.

Stebri stvarstva

Infrardeča svetloba je potrebna za opazovanje procesov, ki se dogajajo znotraj Stebrov Stvarstva, ker, tako kot pri drugih jaslih, vidna svetloba ne more prodreti skozi gost prah te emisijske meglice.

Hubble je optimiziran za vidno svetlobo, vendar mu je vseeno uspelo posneti osupljive infrardeče slike stebrov, ki prikazujejo nekatere mlade zvezde, ki živijo v njih. To je tisto, kar je navdušilo ekipo JWST – njihov močan infrardeči vesoljski teleskop bi razkril to fascinantno območje vesolja.

Jupiter, njegovi prstani in lune

Ena od tarč vesoljskega teleskopa v sončnem sistemu bo največji planet, plinski velikan Jupiter. Po navedbah Nase je skupina več kot 40 raziskovalcev razvila opazovalni program, ki bo preučeval Jupiter, njegov sistem obročev in njegovi dve luni: Ganimed in Io. To bo ena prvih raziskav s teleskopom v Osončju, ki bo zahtevala kalibracijo glede na svetlost plinastega velikana, obenem pa bo mogoče opazovati njegov precej zatemnjenejši sistem obročev.

Jupiter

Ekipa JWST, ki bo opazovala Jupiter, mora upoštevati tudi 10-urni dan planeta. To bi zahtevalo "sestavljanje" ločenih slik skupaj za preučevanje določenega območja petega planeta, ki hitro kroži stran od Sonca, kot je Velika rdeča pega - največja nevihta v Osončju, dovolj globoka in široka, da zajame celotno Zemljo .

Jupitrova ikonična rdeča pega

Astronomi bodo poskušali bolje razumeti razlog za nihanje temperature atmosfere nad Veliko rdečo pego, značilnosti Jupitrovih izjemnih zatemnjenih obročev in prisotnost tekočega oceana slane vode pod površjem Jupitrove lune Ganimed.

Asteroidi in objekti blizu Zemlje

Ena od drugih pomembnih vlog, ki jih bo imel JWST v sončnem sistemu, je preučevanje asteroidov in drugih manjših teles sistema v infrardečem območju. Študija bo vključevala tisto, kar NASA razvršča kot objekte blizu Zemlje (NEO), to so kometi in asteroidi, ki jih je gravitacijska sila bližnjih planetov potisnila v orbite, ki jim omogočajo vstop v Zemljino soseščino.

Asteroidi in objekti blizu Zemlje

JWST bo izvajal opazovanja asteroidov in NEO v infrardečem območju, kar ni mogoče iz Zemljine atmosfere z uporabo zemeljskih teleskopov ali manj zmogljivih vesoljskih teleskopov. Namen teh ocen asteroidov bo preučevanje absorpcije in emisije svetlobe s površine teh teles, kar naj bi pomagalo bolje razumeti njihovo sestavo. JWST bo astronomom omogočil tudi boljšo klasifikacijo oblik asteroidov, njihovo vsebnost prahu in način oddajanja plina.

Preučevanje asteroidov je bistvenega pomena za znanstvenike, ki želijo razumeti rojstvo Osončja in njegovih planetov pred 4,5 milijarde let. To je zato, ker so sestavljeni iz "nepokvarjenih" materialov, ki so obstajali, ko so nastajali planeti in so ušli gravitaciji manjših teles, ki tvorijo planete.

Asteroidi in objekti blizu Zemlje

Skupaj s preučevanjem rojstva planetov, zvezd in zgodnjih trenutkov samih galaksij ta misija ponovno dokazuje, kako bo JWST rešil nekatere najbolj temeljne znanstvene skrivnosti.

Kaj je naslednje?

Od 15. junija 2022 so vsi instrumenti NASA Webb vklopljeni in prve slike so bile posnete. Poleg tega so bili preizkušeni in certificirani štirje načini slikanja, trije načini časovnih vrst in trije spektroskopski načini, ostali so samo še trije. Kot smo že omenili, namerava NASA 12. julija objaviti nabor dražilnih opazovanj, ki ponazarjajo Webbove sposobnosti. Prikazali bodo lepoto slik vesolja in astronomom dali predstavo o kakovosti podatkov, ki jih bodo prejeli.

Nasin vesoljski teleskop James Webb

Po 12. juliju bo vesoljski teleskop James Webb začel polno opravljati svojo znanstveno nalogo. Podroben razpored za prihodnje leto še ni bil objavljen, a astronomi po vsem svetu nestrpno pričakujejo prve podatke najmočnejšega vesoljskega teleskopa, ki je bil kdajkoli izdelan.

Lahko pomagate Ukrajini v boju proti ruskim okupatorjem. Najboljši način za to je donacija sredstev oboroženim silam Ukrajine prek Savelife ali preko uradne strani NBU.

Naročite se na naše strani v Twitter da Facebook.

Preberite tudi:

Julia Alexandrova
Julia Alexandrova
Kofetar. Fotograf. Pišem o znanosti in vesolju. Mislim, da je še prezgodaj, da bi srečali nezemljane. Spremljam razvoj robotike, za vsak slučaj ...
Več od avtorja
- Oglas -
Prijavite se
Obvesti o
gost

0 Komentarji
Vdelana mnenja
Prikaži vse komentarje
Drugi članki
Naročite se na posodobitve

Nedavni komentarji

Popularno zdaj
0
Všeč so nam vaše misli, komentirajte.x