James Webb Space Telescope je ako strana storočia, ktorá sa stále odkladá. Vzhľadom na jeho úplnú zložitosť a niektoré neobvyklé údaje, ktoré sa zistili počas vibračných testov, bol dátum uvedenia tohto ďalekohľadu mnohokrát posunutý späť - v súčasnosti sa očakáva jeho spustenie niekedy v roku 2021. NASA je však zo zrejmých dôvodov odhodlaná to vidieť misia cez.
Po nasadení bude JWST najsilnejším vesmírnym teleskopom v prevádzke a jeho pokročilá sada prístrojov odhalí veci o vesmíre, ktoré nikdy predtým neboli videné. Medzi ne patrí atmosféra extra solárnych planét, ktoré spočiatku budú pozostávať z plynových gigantov. Tým JWST spresní hľadanie obývateľných planét a nakoniec začne skúmať niektorých potenciálnych kandidátov.
JWST to bude robiť v spojení so satelitom Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), ktorý sa umiestni do vesmíru v apríli 2018. Ako už názov napovedá, TESS bude hľadať planéty pomocou metódy Transit (aka. Transit Photometry), kde sú hviezdy monitorované kvôli periodickým poklesom jasu - ktoré sú spôsobené tým, že planéta prechádza pred nimi vo vzťahu k pozorovateľovi.
Niektoré z prvých pozorovaní spoločnosti Webb sa uskutočnia prostredníctvom riadiaceho programu Diskrétne vedecké predčasné uvoľnenie - tranzitného tímu planét exoplanet vo vedeckom operačnom centre spoločnosti Webb. Tento tím plánuje vykonať tri rôzne typy pozorovaní, ktoré poskytnú nové vedecké poznatky a lepšie porozumenie vedeckých nástrojov spoločnosti Webb.
Ako uviedol Jacob Bean z Chicagskej univerzity, spoluzakladateľ projektu tranzitného exoplanetu, tlačovú správu NASA:
„Máme dva hlavné ciele. Prvým je čo najrýchlejšie získať údaje o exoplanete z Webb do astronomickej komunity. Druhým cieľom je urobiť nejakú veľkú vedu, aby astronómovia a verejnosť videli, ako mocné je toto observatórium. “
Ako Natalie Batalha z NASA Ames Research Center, hlavný riešiteľ projektu, dodala:
„Cieľom nášho tímu je poskytnúť astronomickej komunite kritické vedomosti a poznatky, ktoré pomôžu urýchliť výskum exoplanet a čo najlepšie využijú Webb v obmedzenom čase, ktorý máme k dispozícii.“
Pre svoje prvé pozorovanie, JWST bude zodpovedať za charakterizovanie atmosféry planéty skúmaním svetla, ktoré ňou prechádza. Stáva sa to vždy, keď planéta prechádza pred hviezdou a spôsob, akým sa svetlo absorbuje pri rôznych vlnových dĺžkach, poskytuje informácie o chemickom zložení atmosféry. Bohužiaľ, existujúce vesmírne teleskopy nemali potrebné rozlíšenie na skenovanie ničoho menšieho ako plynový gigant.
JWST, so svojimi pokročilými infračervenými nástrojmi preskúma svetlo prechádzajúce atmosférou exoplanety, rozdelí ho na dúhové spektrum a potom odvodí zloženie atmosféry na základe toho, ktoré časti svetla chýbajú. Na tieto pozorovania vybral projektový tím WASP-79b, exoplanet veľkosti Jupiter, ktorá obieha okolo hviezdy v súhvezdí Eridanus, vzdialená približne 780 svetelných rokov od Zeme.
Tím očakáva, že zistí a zmeria množstvo vody, oxidu uhoľnatého a oxidu uhličitého vo WASP-79b, ale tiež dúfa, že nájde molekuly, ktoré ešte neboli detekované v exoplanetovej atmosfére. Pre svoje druhé pozorovanie bude tím monitorovať „horúcu Jupiter“ známu ako WASP-43b, planétu, ktorá obieha svoju hviezdu s dobou kratšou ako 20 hodín.
Rovnako ako všetky exoplanety, ktoré obiehajú tesne vedľa svojich hviezd, aj tento plynový gigant je prílivovo uzamknutý - jedna strana je vždy obrátená k hviezde. Keď je planéta pred hviezdou, astronómovia vidia iba svoju chladnejšiu zadnú stranu; ale keď obieha, horúci deň sa pomaly pozerá. Pozorovaním tejto planéty na celej jej obežnej dráhe budú môcť astronómovia pozorovať tieto variácie (známe ako fázová krivka) a použiť údaje na mapovanie teploty planéty, mrakov a atmosférickej chémie.
Tieto údaje im umožnia vzorkovať atmosféru do rôznych hĺbok a získať ucelenejší obraz o vnútornej štruktúre planéty. Ako uviedol Bean:
„Už sme videli dramatické a neočakávané variácie tejto planéty s Hubbleom a Spitzerom. S Webb odhalíme tieto variácie oveľa podrobnejšie, aby sme pochopili fyzikálne procesy, ktoré sú za to zodpovedné. “
Pri treťom pozorovaní sa tím pokúsi priamo pozorovať tranzitujúcu planétu. Je to veľmi náročné, pretože vidíme, že svetlo hviezdy je oveľa jasnejšie, a preto zakrýva slabé svetlo odrážajúce sa od atmosféry planéty. Jednou z metód na riešenie tohto problému je zmerať svetlo vychádzajúce z hviezdy, keď je planéta viditeľná, a znova, keď zmizne za hviezdou.
Porovnaním týchto dvoch meraní môžu astronómovia vypočítať, koľko svetla prichádza len z planéty. Táto technika funguje najlepšie pre veľmi horúce planéty, ktoré žiaria žiarivo v infračervenom svetle, a preto pre toto pozorovanie vybrali WASP-18b - horúci Jupiter, ktorý dosahuje teploty okolo 2 900 K (2627 ° C; 4 800 ° F). V procese dúfajú, že určia zloženie dusnej stratosféry planéty.
Nakoniec tieto pozorovania pomôžu otestovať schopnosti JWST a kalibrovať jeho prístroje. Konečným cieľom bude skúmať atmosféru potenciálne obývateľných exoplanet, ktoré v tomto prípade budú zahŕňať skalnaté planéty (známe ako „Zem“), ktoré obiehajú nízkohmotné, tmavšie červené trpasličí hviezdy. Okrem toho, že červení trpaslíci sú najbežnejšou hviezdou v našej galaxii, sú tiež považovaní za najpravdepodobnejšie miesto na nájdenie planét podobných Zemi.
Ako Kevin Stevenson, výskumný pracovník v inštitúte Space Telescope Science Institute a pomocný riešiteľ projektu, vysvetlil:
„TESS by mal lokalizovať viac ako tucet planét obiehajúcich v obývateľných zónach červených trpaslíkov, z ktorých niektoré by mohli byť v skutočnosti obývateľné. Chceme sa dozvedieť, či tieto planéty majú atmosféru, a Webb nám to povie. Výsledky pôjdu dlhú cestu k zodpovedaniu otázky, či sú v našej galaxii bežné podmienky priaznivé pre život. “
James Webb Space Telescope po nasadení bude popredným svetovým observatóriom vesmírnej vedy a pomôže astronómom vyriešiť záhady našej slnečnej sústavy, študovať exoplanety a pozorovať najskoršie obdobia vesmíru, aby určili, ako sa jeho rozsiahla štruktúra vyvíjala v priebehu času. Z tohto dôvodu je pochopiteľné, prečo sa NASA pýta, aby bola astronomická komunita trpezlivá, kým si nebudú istí, že sa úspešne rozmiestni.
Ak návratnosť nie je ničím menším ako prevratné objavy, je spravodlivé, že sme ochotní čakať. Medzitým sa pozrite na toto video o tom, ako vedci študujú atmosféru exoplanet, s láskavým dovolením Výskumného ústavu pre vesmírny teleskop:
