Πώς το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb άλλαξε την αστρονομία τον πρώτο χρόνο του

Καθώς πλησίαζαν τα Χριστούγεννα πέρυσι, αστρονόμοι και λάτρεις του διαστήματος σε όλο τον κόσμο συγκεντρώθηκαν για να παρακολουθήσουν την πολυαναμενόμενη εκτόξευση του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb. Αν και ένα αξιοσημείωτο κομμάτι μηχανικής, το τηλεσκόπιο δεν ήταν χωρίς διαμάχες – από υπέρβαση του προϋπολογισμού και καθυστέρηση στο χρονοδιάγραμμα έως το όνομα ενός πρώην διαχειριστή της NASA που κατηγορήθηκε για Ομοφοβία.

Παρά τη διαμάχη γύρω από την ονομασία και την ημερομηνία του τηλεσκοπίου, ένα πράγμα έχει γίνει πολύ σαφές φέτος – η επιστημονική ικανότητα του JWST είναι αξιοσημείωτη. Οι επιστημονικές του δραστηριότητες ξεκίνησαν τον Ιούλιο του 2022 και έχει ήδη επιτρέψει στους αστρονόμους να αποκτήσουν νέες προοπτικές και να αποκαλύψουν μυστήρια σε ένα ευρύ φάσμα διαστημικών θεμάτων.

Ο πιο άμεσος στόχος του JWST είναι ένα από τα πιο φιλόδοξα έργα στη σύγχρονη ιστορία της αστρονομίας: να επανεξετάσουμε μερικούς από τους πρώτους γαλαξίες, που σχηματίστηκαν όταν το σύμπαν ήταν εντελώς νέο.

Επειδή το φως χρειάζεται χρόνο για να ταξιδέψει από την πηγή του σε εμάς εδώ στη Γη, κοιτάζοντας εξαιρετικά μακρινούς γαλαξίες, οι αστρονόμοι μπορούν, στην πραγματικότητα, να κοιτάξουν πίσω στο χρόνο για να δουν τους παλαιότερους γαλαξίες που σχηματίστηκαν πριν από 13 δισεκατομμύρια χρόνια.

Αν και ήταν εκεί Κάποια διαμάχη Οι αστρονόμοι συζήτησαν την ακρίβεια μερικών από τις πρώτες ανιχνεύσεις πρώιμων γαλαξιών – το όργανο JWST δεν ήταν πλήρως βαθμονομημένο, επομένως υπήρχε χώρος να κινείται στις ακριβείς ηλικίες των πιο μακρινών γαλαξιών – τα πρόσφατα ευρήματα υποστήριξαν την ιδέα ότι το JWST εντόπισε γαλαξίες από τα πρώτα 350 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Αυτό τους κάνει τους παλαιότερους γαλαξίες που έχουν παρατηρηθεί ποτέ, και είχαν κάποιες εκπλήξεις, όπως ήταν πολύ φωτεινότεροι από το αναμενόμενο. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να μάθουμε περισσότερα για το πώς σχηματίστηκαν οι γαλαξίες στο πρώιμο σύμπαν.

Αυτοί οι πρώιμοι γαλαξίες αναγνωρίζονται χρησιμοποιώντας έρευνες και Φωτογραφίες σε βαθύ πεδίο, το οποίο χρησιμοποιεί το Webb για να κοιτάξει μεγάλα κομμάτια ουρανού που μπορεί να φαίνονται άδεια με την πρώτη ματιά. Αυτές οι περιοχές δεν περιέχουν φωτεινά αντικείμενα όπως οι πλανήτες του ηλιακού συστήματος και βρίσκονται μακριά από το κέντρο του γαλαξία μας, γεγονός που επιτρέπει στους αστρονόμους να ψάξουν βαθιά στο διάστημα για να ανακαλύψουν αυτά τα εξαιρετικά μακρινά αντικείμενα.

Το JWST μπόρεσε να ανιχνεύσει διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα ενός εξωπλανήτη για πρώτη φορά και πρόσφατα ανίχνευσε μια σειρά από άλλες ενώσεις στην ατμόσφαιρα του WASP-39b, συμπεριλαμβανομένων των υδρατμών και του διοξειδίου του θείου. Όχι μόνο αυτό σημαίνει ότι οι επιστήμονες μπορούν να δουν τη σύνθεση της ατμόσφαιρας του πλανήτη, αλλά μπορούν επίσης να δουν πώς η ατμόσφαιρα αλληλεπιδρά με το φως από το άστρο υποδοχής του πλανήτη, καθώς το διοξείδιο του θείου δημιουργείται από χημικές αντιδράσεις με το φως.

Η μάθηση για τις ατμόσφαιρες των εξωπλανητών είναι ζωτικής σημασίας εάν θέλουμε να βρούμε πλανήτες που μοιάζουν με τη Γη και να αναζητήσουμε ζωή. Όργανα προηγούμενης γενιάς θα μπορούσαν να αναγνωρίσουν εξωπλανήτες και να παρέχουν βασικές πληροφορίες όπως η μάζα ή η διάμετρός τους και πόσο μακριά βρίσκονται σε τροχιά από το άστρο τους. Αλλά για να καταλάβουμε πώς θα ήταν σε έναν από αυτούς τους πλανήτες, πρέπει να γνωρίζουμε την ατμόσφαιρά του. Χρησιμοποιώντας δεδομένα από το JWST, οι αστρονόμοι θα μπορούν να αναζητούν κατοικήσιμους πλανήτες πολύ πέρα ​​από το ηλιακό μας σύστημα.

Δεν είναι μόνο οι μακρινοί πλανήτες που έχουν τραβήξει την προσοχή του JWST. Πιο κοντά στο σπίτι, το JWST έχει χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη πλανητών στο ηλιακό μας σύστημα, συμπεριλαμβανομένων Ποσειδώνας και του Δία, και σύντομα θα χρησιμοποιηθεί και για τη μελέτη του Ουρανού. Κοιτώντας στην υπέρυθρη εμβέλεια, το JWST κατάφερε να αναγνωρίσει χαρακτηριστικά όπως το βόρειο σέλας του Δία και μια καθαρή θέα της Μεγάλης Ερυθράς Κηλίδας. Επίσης, η υψηλή ανάλυση του τηλεσκοπίου σημαίνει ότι μπορεί να δει μικρά αντικείμενα ακόμη και ενάντια στη φωτεινότητα των πλανητών, όπως η εμφάνιση των σπάνια δεικτών δακτυλίων του Δία. Κατέγραψε επίσης την πιο καθαρή εικόνα των δακτυλίων του Ποσειδώνα εδώ και περισσότερα από 30 χρόνια.

Η άλλη σημαντική έρευνα από την JWST φέτος ήταν στον Άρη. Ο Άρης είναι ο καλύτερα μελετημένος πλανήτης εκτός της Γης, έχοντας φιλοξενήσει πολλά ρόβερ, τροχιακά και προσγειωμένους με τα χρόνια. Αυτό σημαίνει ότι οι αστρονόμοι έχουν μια αρκετά καλή κατανόηση της σύνθεσης της ατμόσφαιρας και αρχίζουν να μαθαίνουν για το μετεωρολογικό της σύστημα. Ο Άρης είναι επίσης δύσκολο να μελετηθεί με ένα ευαίσθητο διαστημικό τηλεσκόπιο όπως το JWST επειδή είναι τόσο φωτεινό και τόσο κοντά. Αλλά αυτοί οι παράγοντες το έκαναν ιδανικό πεδίο δοκιμών για να δούμε τι ήταν ικανό το νέο τηλεσκόπιο.

Χρησιμοποιήθηκε JWST Τόσο κάμερες όσο και συσκευές φάσματος να μελετήσει τον Άρη, δείχνοντας τη σύνθεση της ατμόσφαιράς του, η οποία αντιστοιχεί σχεδόν ακριβώς στο μοντέλο που αναμένεται από τα τρέχοντα δεδομένα, αποδεικνύοντας πόσο ακριβή είναι τα εργαλεία του JWST για αυτόν τον τύπο έρευνας.

Ένας άλλος στόχος του JWST είναι να μάθει για τον κύκλο ζωής των άστρων, τον οποίο οι αστρονόμοι καταλαβαίνουν επί του παρόντος με ευρείες πινελιές. Γνωρίζουν ότι τα σύννεφα σκόνης και αερίου σχηματίζουν κόμβους που συλλέγουν περισσότερο υλικό για αυτούς και καταρρέουν για να σχηματίσουν πρωτοαστέρες, για παράδειγμα, αλλά το πώς ακριβώς συμβαίνει αυτό χρειάζεται περισσότερη έρευνα. Μαθαίνουν επίσης για τις περιοχές όπου σχηματίζονται τα αστέρια και γιατί τα αστέρια τείνουν να σχηματίζονται σε σμήνη.

Το JWST είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για τη μελέτη αυτού του θέματος, καθώς τα υπέρυθρα όργανά του του επιτρέπουν να κοιτάζει μέσα από σύννεφα σκόνης για να δει τις εσωτερικές περιοχές όπου σχηματίζονται αστέρια. Οι πρόσφατες φωτογραφίες δείχνουν ένα αρχείο ανάπτυξη πρωτοαστέρων Και πετάς τα σύννεφα και αναζητάς περιοχές όπου τα αστέρια είναι πυκνά, όπως το διάσημο αστέρι πυλώνες της δημιουργίας στο Νεφέλωμα του Αετού. Με την απεικόνιση αυτών των δομών σε διαφορετικά μήκη κύματοςΤα όργανα του JWST μπορούν να δουν διάφορα χαρακτηριστικά σκόνης και σχηματισμού άστρων.

Μιλώντας για πυλώνες δημιουργικότητας, μια από τις μεγαλύτερες κληρονομιές του JWST στο κοινό είναι οι εκπληκτικές εικόνες του χώρου που πήρε. Από τον διεθνή ενθουσιασμό όταν αποκαλύφθηκαν οι πρώτες εικόνες του τηλεσκοπίου τον Ιούλιο έως Νέα θέα σε διάσημα αξιοθέατα Όπως και οι Στήλες, οι Εικόνες Ιστού ήταν παντού φέτος.

Και επίσης υπέροχο Νεφέλωμα Carina Και το Πρώτο βαθύ πεδίοΆλλες φωτογραφίες που αξίζει να αναρωτηθείτε σε ένα λεπτό περιλαμβάνουν τις λαξευμένες με αστέρια φιγούρες Το νεφέλωμα του ΤαραντούλαDusty Tree Rings από Δυαδικό αστέρι Wolf-Rayet 140Και η λάμψη του άλλου κόσμου Ο Δίας στο υπέρυθρο.

Και οι φωτογραφίες συνεχίζουν να έρχονται: Μόλις την περασμένη εβδομάδα, κυκλοφόρησε μια νέα φωτογραφία που δείχνει α λαμπερή καρδιά Ο γαλαξίας NGC 7469.

Ακολουθεί μια χρονιά γεμάτη εκπληκτικές ανακαλύψεις και πολλά ακόμα.