Космический телескоп Джеймса Вебба это как вечеринка века, которая продолжает откладываться. Из-за его высокой сложности и некоторых аномальных показаний, которые были обнаружены во время вибрационных испытаний, дата запуска этого телескопа была перенесена много раз - в настоящее время ожидается, что он запустится где-то в 2021 году. Но по очевидным причинам НАСА по-прежнему стремится увидеть это миссия до конца.
После развертывания JWST станет самым мощным космическим телескопом в действии, а его продвинутый набор инструментов покажет вещи о Вселенной, которые еще никогда не видели. Среди них есть атмосферы планет вне Солнца, которые первоначально будут состоять из газовых гигантов. При этом JWST будет совершенствовать поиск обитаемых планет и в конечном итоге приступит к рассмотрению некоторых потенциальных кандидатов.
JWST будет делать это совместно с транзитным спутником геодезической экзопланеты (TESS), который был развернут в космосе в апреле 2018 года. Как следует из названия, TESS будет искать планеты с использованием метода транзита (он же Transit Photometry), где звезды проверяются на периодические провалы в яркости - которые вызваны проходящей перед ними планетой относительно наблюдателя.
Некоторые из первых наблюдений Уэбба будут проводиться в рамках научной программы директора по досрочному освобождению - группы транзитных экзопланет в научном операционном центре Уэбба. Эта группа планирует провести три различных типа наблюдений, которые обеспечат новые научные знания и лучшее понимание научных инструментов Уэбба.
Как сообщил в пресс-релизе НАСА Джейкоб Бин из Чикагского университета, один из главных исследователей проекта транзитной экзопланеты:
«У нас две основные цели. Во-первых, как можно скорее передать транзитные наборы данных экзопланеты из Уэбба в астрономическое сообщество. Второе - сделать великую науку, чтобы астрономы и общественность увидели, насколько мощна эта обсерватория ».
Как отметила Натали Баталья из Исследовательского центра Эймса НАСА, главный исследователь проекта, добавила:
«Цель нашей команды - предоставить астрономическому сообществу критические знания и знания, которые помогут ускорить исследования экзопланет и максимально эффективно использовать Webb за ограниченное время».
Для их первого наблюдения JWST будет отвечать за характеристику атмосферы планеты, исследуя свет, который проходит через нее. Это происходит всякий раз, когда планета проходит перед звездой, а способ поглощения света на разных длинах волн дает представление о химическом составе атмосферы. К сожалению, существующие космические телескопы не имеют необходимого разрешения для сканирования чего-либо меньшего, чем газовый гигант.
JWST, с его передовыми инфракрасными приборами, он будет исследовать свет, проходящий через экзопланетные атмосферы, разделит его на спектр радуги, а затем выведет состав атмосферы на основе отсутствующих участков света. Для этих наблюдений команда проекта выбрала WASP-79b, экзопланету размером с Юпитер, которая вращается вокруг звезды в созвездии Эридана, примерно в 780 световых годах от Земли.
Команда ожидает обнаружить и измерить содержание воды, окиси углерода и углекислого газа в WASP-79b, но также надеется найти молекулы, которые еще не были обнаружены в атмосферах экзопланет. Для второго наблюдения команда будет следить за «горячим Юпитером», известным как WASP-43b, планета, которая вращается вокруг своей звезды с периодом менее 20 часов.
Как и все экзопланеты, которые вращаются близко к своим звездам, этот газовый гигант имеет приливную блокировку - где одна сторона всегда обращена к звезде. Когда планета находится перед звездой, астрономы могут видеть только ее более холодную обратную сторону; но когда он вращается, горячая дневная сторона медленно появляется в поле зрения. Наблюдая за этой планетой на всей ее орбите, астрономы смогут наблюдать эти изменения (известные как фазовые кривые) и использовать эти данные для отображения температуры планеты, облаков и химического состава атмосферы.
Эти данные позволят им исследовать атмосферу на разные глубины и получить более полную картину внутренней структуры планеты. Как указал Бин:
«Мы уже видели драматические и неожиданные изменения для этой планеты с Хабблом и Спитцером. С помощью Webb мы расскажем об этих вариациях значительно подробнее, чтобы понять физические процессы, которые несут ответственность ».
Для третьего наблюдения команда будет пытаться наблюдать транзитную планету напрямую. Это очень сложно, так как свет звезды намного ярче и поэтому затеняет слабый свет, отражаемый от атмосферы планеты. Одним из способов решения этой проблемы является измерение света, исходящего от звезды, когда планета видима, и снова, когда он исчезает за звездой.
Сравнивая два измерения, астрономы могут рассчитать, сколько света исходит от одной планеты. Этот метод лучше всего подходит для очень горячих планет, которые ярко светятся в инфракрасном свете, поэтому для этого наблюдения они выбрали WASP-18b - горячий Юпитер, температура которого достигает примерно 2900 К (2627 ° С; 4800 ° F). В процессе они надеются определить состав удушающей стратосферы планеты.
В конце концов, эти наблюдения помогут проверить способности JWST и откалибровать его инструменты. Конечная цель состоит в том, чтобы исследовать атмосферу потенциально обитаемых экзопланет, которая в этом случае будет включать в себя каменистые (иначе говоря, «похожие на Землю») планеты, которые вращаются вокруг малой массы, тусклые звезды красного карлика. Помимо того, что красные карлики являются самой распространенной звездой в нашей галактике, они также являются наиболее вероятным местом для поиска планет земного типа.
Как объяснил Кевин Стивенсон, исследователь из Научного института космического телескопа и один из главных исследователей проекта:
«ТЕСС должна найти более десятка планет, вращающихся вокруг обитаемых зон красных карликов, некоторые из которых могут быть пригодными для обитания. Мы хотим узнать, есть ли на этих планетах атмосфера, и Вебб нам расскажет. Результаты будут иметь большое значение для ответа на вопрос о том, являются ли условия, благоприятные для жизни, обычными в нашей галактике ».
Космический телескоп Джеймса Вебба когда-то станет ведущей в мире обсерваторией космической науки и поможет астрономам разгадывать тайны в нашей Солнечной системе, изучать экзопланеты и наблюдать самые ранние периоды Вселенной, чтобы определить, как ее крупномасштабная структура развивалась с течением времени. По этой причине понятно, почему НАСА просит, чтобы астрономическое сообщество проявило терпение, пока оно не будет уверено, что оно будет успешно развернуто.
Когда окупаемость - это не что иное, как новаторские открытия, справедливо, что мы будем готовы ждать. Тем временем, обязательно посмотрите это видео о том, как ученые изучают атмосферу экзопланет, любезно предоставлено Научным институтом космического телескопа:
