James Webb svemirski teleskop je kao zabava stoljeća koja se odgađa. Zbog njegove složenosti i nekih nepravilnih očitavanja koja su otkrivena tijekom ispitivanja vibracijama, datum lansiranja ovog teleskopa pomaknut je natrag mnogo puta - trenutno se očekuje da će se lansirati negdje 2021. No, iz očitih razloga, NASA ostaje posvećena tome vidjeti misiju kroz.
Jednom primijenjen, JWST bit će najmoćniji svemirski teleskop u radu, a njegov napredni paket instrumenata otkrit će stvari o Svemiru koje nikada ranije nisu vidjeli. Među njima su atmosfere ekstra-solarnih planeta, koje će se u početku sastojati od plinskih divova. Pritom će JWST usavršiti potragu za planetama za stanovanje i na kraju započeti ispitivanje nekih potencijalnih kandidata.
JWST će to raditi u suradnji sa Satelitskim anketama tranzitnih egzoplaneta (TESS), koji su se u svemir poslali u travnju 2018. Kao što ime sugerira, TESS će tražiti planete pomoću metode tranzita (aka. Tranzitna fotometrija), gdje se zvijezde nadziru zbog periodičnih padova u svjetlu - koji su uzrokovani planetom koji prolazi ispred njih u odnosu na promatrača.
Neke od prvih Webb-ovih opažanja provest će se putem Direktora diskrecijskog programa ranog objavljivanja - tranzitnog tima planeta egzoplaneta u Webbovu znanstvenom operativnom centru. Ovaj tim planira provesti tri različite vrste promatranja koja će pružiti nova znanstvena saznanja i bolje razumijevanje Webbovih znanstvenih instrumenata.
Kao što je Jacob Bean sa Sveučilišta u Chicagu, glavni istražitelj projekta tranzitnog egzoplaneta, objasnio je u NASA-inoj izjavi za medije:
„Imamo dva glavna cilja. Prvo je što prije doći do tranzita skupova podataka egzoplaneta s Webba na astronomsku zajednicu. Drugo je učiniti veliku znanost kako bi astronomi i javnost mogli vidjeti koliko je moćan ovaj opservatorij. "
Kao Natalie Batalha iz NASA Ames istraživačkog centra, glavna istraživačica projekta, dodala je:
"Cilj našeg tima je pružiti kritičko znanje i uvid u astronomsku zajednicu koja će pomoći u kataliziranju egzoplanet istraživanja i najbolje iskoristiti Webb u ograničenom vremenu koje imamo na raspolaganju."
Za svoje prvo promatranje JWST bit će odgovorna za karakterizaciju atmosfere planeta ispitivanjem svjetlosti koja prolazi kroz njega. To se događa kad god planet prolazi ispred zvijezde, a način na koji se svjetlost apsorbira različitim valnim duljinama daje tragove o kemijskom sastavu atmosfere. Nažalost, postojeći svemirski teleskopi nisu imali potrebnu rezoluciju za skeniranje ičega manjeg od plinskog giganta.
JWST, pomoću svojih naprednih infracrvenih instrumenata ispitivat će svjetlost koja prolazi kroz atmosferu egzoplaneta, podijeliti je u dugin spektar i zatim zaključiti sastav atmosfere na temelju kojeg nedostaju dijelovi svjetlosti. Za ta promatranja projektni je tim odabrao WASP-79b, egzoplanet veličine Jupitera koji orbitira zvijezdom u zviježđu Eridanus, otprilike na 780 svjetlosnih godina od Zemlje.
Tim očekuje da će otkriti i izmjeriti obilje vode, ugljičnog monoksida i ugljičnog dioksida u WASP-79b, ali također se nada da će pronaći molekule koje još nisu otkrivene u atmosferi egzoplaneta. Za svoje drugo promatranje, tim će nadzirati "vrući Jupiter" poznat kao WASP-43b, planet koji orbitira oko njegove zvijezde s vremenom manjim od 20 sati.
Kao i svi egzoplaneti koji orbitiraju blisko svojim zvijezdama, i ovaj je plinski div gigantsko zaključan - tamo gdje je jedna strana uvijek okrenuta prema zvijezdi. Kad je planet ispred zvijezde, astronomi mogu samo vidjeti njegovu hladniju pozadinu; ali dok orbitira, vruća strana dana polako dolazi u obzir. Promatrajući ovaj planet u cjelini njegove orbite, astronomi će moći promatrati te varijacije (poznate kao fazna krivulja) i koristiti podatke za mapiranje planeta njezine temperature, oblaka i atmosferske kemije.
Ti će im podaci omogućiti uzorkovanje atmosfere do različitih dubina i dobiti cjelovitiju sliku unutarnje strukture planeta. Kao što je Bean naznačio:
"Već smo vidjeli dramatične i neočekivane varijacije za ovaj planet s Hubbleom i Spitzerom. S Webbom ćemo otkriti ove varijacije u znatno većim detaljima kako bismo razumjeli fizičke procese koji su odgovorni. "
Za svoje treće promatranje, tim će pokušati izravno promatrati tranzitni planet. To je vrlo izazovno, jer je svjetlost zvijezde mnogo jača i zato zatamnjuje svjetlost koja se odbija od atmosfere planeta. Jedna od metoda rješavanja toga je mjerenje svjetlosti koje dolazi od neke zvijezde kada je planet vidljiv i opet kad nestane iza zvijezde.
Usporedbom dvaju mjerenja astronomi mogu izračunati koliko svjetlosti dolazi samo s planeta. Ova tehnika najbolje uspijeva na vrlo vrućim planetima koji blistavo svijetli u infracrvenom svjetlu, zbog čega su za ovo promatranje odabrali WASP-18b - vrući Jupiter koji dostiže temperature od oko 2900 K (2627 ° C; 4,800 ° F). U tom se procesu nadaju utvrđivanju sastava planetarne zagasite stratosfere.
Na kraju, ova će promatranja pomoći u ispitivanju sposobnosti JWST-a i umjeravanju njegovih instrumenata. Krajnji cilj bit će ispitivanje atmosfere potencijalno podstanarskih egzoplaneta, što će u ovom slučaju uključivati kamenite (aka. „Nalik na Zemlju“) planete koji orbitiraju sa malom masom, tamnijim crvenim patuljastim zvijezdama. Osim što su najčešća zvijezda u našoj galaksiji, za crvene patuljke se vjeruje da su i najvjerojatnije mjesto za pronalazak planeta sličnih Zemlji.
Kao Kevin Stevenson, istraživač sa Instituta za svemirski teleskop i glavni istraživač na projektu, objasnio je:
„TESS bi trebao locirati više desetaka planeta koji se kreću u orbitu u zonama crvenih patuljaka, od kojih bi nekoliko moglo biti useljivo. Želimo saznati da li ti planeti imaju atmosferu, a Webb će nam to reći. Rezultati će ići dug put prema odgovoru na pitanje jesu li uvjeti povoljni za život uobičajeni u našoj galaksiji. "
James Webb svemirski teleskop bit će vodeća svjetska svemirska opservatorija jednom postavljena, i pomoći će astronomima u rješavanju misterija u našem Sunčevom sustavu, proučavanju egzoplaneta i promatranju najranijih razdoblja svemira kako bi utvrdili kako se njegova velika struktura sa vremenom razvijala. Iz tog razloga, razumljivo je zašto NASA traži da astronomska zajednica bude strpljiva dok ne budu sigurni da će se ona uspješno implementirati.
Kad isplata nije ništa drugo do revolucionarnih otkrića, pravedno je da smo spremni pričekati. U međuvremenu, pogledajte ovaj videozapis o tome kako znanstvenici proučavaju atmosferu egzoplaneta, ljubaznošću Instituta za svemirski teleskop:
