Cum ne va arăta telescopul Webb planete nevăzute până acum

Când James Webb Telescopul spațial (JWST) și-a început operațiunile în cursul veriiȘi Cel mai mare și mai puternic set de oglinzi și instrumente lansat vreodată în spațiu va fi antrenat pe unele dintre cele mai îndepărtate și uimitoare ținte din univers: primele stele și galaxii care s-au format în universul nostru, desigur, dar și planete exterioare.

JWST Nu este de fapt un vânător de exoplanete, dar cu oglinda primară de 6,5 metri și instrumentele de spectroscopie în infraroșu, este potrivit pentru a privi mai îndeaproape aceste lumi mai departe decât oricând. Povestește-ne despre ingredientele lor și, poate, dacă există semne de viață în atmosfera lor.

Astrofizician din Cornell Nicole Lewis Acesta spune că intenționează să-și dedice o parte din timp observând JWST pentru a explora „câmpul adânc” WASP-17b. că este”Jupiter fierbinte„O exoplanetă la aproximativ 1.000 de ani lumină de Pământ. Telescopul va petrece „80 de ore privind o planetă în toate direcțiile folosind o gamă largă de instrumente, ceea ce ne va permite să începem să înțelegem cum arată diferite părți ale planetei”. spune Lewis. invers. Combinând măsurătorile de temperatură, structura norilor și chimia atmosferică, „vom putea cu adevărat să pictăm o imagine 3D a cum arată fierbinte Jupiter WASP-17b”, a spus ea.

Și cum ar arăta o astfel de planetă în afara sistemului solar? În mod ironic, nu va arăta deloc prea mult și nu va fi diferit de orice am văzut până acum. Este puțin complicat, dar descoperirile ne pot remodela înțelegerea locului nostru în univers.

Cum vor arăta exoplanetele lui JWST?

„Dezvăluire completă, nu vom obține imagini frumoase ale exoplanetelor”, spune Lewis. JWST este mare și puternic și ar vedea miliarde de ani în trecut, dar dizolvarea unei exoplanete atât de îndepărtate lângă steaua sa încât arată ca o imagine Hubble sau Voyager a unei planete din sistemul nostru solar este încă departe de a fi puternică.

Vom vedea exoplanetele în direct, spune Lewis, pe cele mai mari oricum, dar vor apărea ca „un singur punct luminos”.

Nu fi dezamăgit. Acel punct este doar începutul. JWST va ajuta la construirea unei imagini mai complexe a exoplanetelor îndepărtate de-a lungul timpului, cartând-le mai detaliat decât oricând și analizând lungimile de undă neglijate.

„Când ne uităm la planete, ne gândim la ele așa cum apar vizual datorită luminii reflectate de ele”, spune Lewis. „Dar dacă chiar vrei să știi ce-l face să bifeze, vrei să-l privești în infraroșu”, ca și cum ai vrea să vezi dacă există compuși organici în atmosfera sa.

Venerabilul telescop spațial Hubble a realizat o astronomie uimitoare, dar vede în principal lungimi de undă optice, ultraviolete și infraroșu apropiat. Telescopul spațial Spitzer este în prezent setat la infraroșu, dar a fost întrerupt în 2020 și, deși Lewis observă că a făcut o astronomie fantastică pentru exoplanete, nu a fost niciodată proiectat pentru o astfel de misiune.

Există și telescoape de la sol care pot vedea în infraroșu, dar anumite lungimi de undă nu pot fi atinse din cauza efectelor de filtrare ale atmosferei Pământului. Împreună, asta înseamnă că „am reușit să găsim amprente chimice în atmosferă”, ale exoplanetelor, spune Lewis, „dar în aproape toate cazurile, tratăm atmosfera ca fiind uniformă și omogenă și o tratăm în esență ca fiind una singură… dimensională”.

Bazat în spațiu și optimizat pentru o gamă largă de spectru infraroșu, Webb va oferi date pe care oamenii de știință le pot folosi pentru a crea modele cu adevărat multidimensionale ale exoplanetelor. Să înțeleagă cum este organizată atmosfera lor și în ce constă compoziția lor.

„Vom fi capabili să ne uităm la semnale de la lucruri precum dioxid de carbon, monoxid de carbon, metan, tot felul de specii interesante”, spune Lewis. „Putem începe să ne îndepărtăm de această vedere unidimensională a planetei și să începem să înțelegem cum arată ea în două dimensiuni în trei.”

Cum va arăta sistemul nostru solar pentru JWST?

În timp ce capacitatea lui Webb de a studia cele mai îndepărtate obiecte din univers strânge mult interes și entuziasm, un telescop spațial va petrece mult timp privind profund la lucrurile mai aproape de casă.

Heidi Hamill, un om de știință multidisciplinar cu Webb de la începutul anilor 2000, își va folosi timpul de observație pentru a privi aproape tot ce se află în sistemul nostru solar în afara orbitei Lunii, de la Marte la asteroizi și exoplanete și chiar ciudatele lumi înghețate ale Centura Kuiper.

S-ar putea să fii foarte încântat să-l vezi pe Uranus. Gigantul de gheață, inelar și înclinat, a fost vizitat o singură dată de Voyager 2 în 1986 și se întâmplă să orbiteze la distanța potrivită pentru un câmp vizual ideal pentru Webb. Vom obține cu adevărat niște imagini foarte grozave cu Uranus folosind web-ul, deși bineînțeles că va fi în infraroșu.

Explicând cum ar arăta Uranus de la Webb, ea indică un set de imagini ale gigantului gazos luate de Hubble, Observatorul Keck și Telescopul European Foarte Large (VLT). Vârfurile norilor albastru și roz apar în imaginile optice și în infraroșu apropiat realizate de Hubble și Keck, dar imaginile în infraroșu mijlociu realizate de VLT apar oarecum neclare sau ca un bulgăre de cărbuni încinși în spatele unui cuptor.

„Webb va avea o calitate mai bună a imaginii”, spune Hamill. „Vom putea întări aceste imagini și apoi nu vor părea atât de pixelate”.

Webb îi va permite lui Hamel și altor oameni de știință planetari să înțeleagă mai bine cum interacționează atmosferele superioare și inferioare ale lui Uranus. Spectrometrul lui Webb le va permite să cartografieze compoziția chimică a planetei ca niciodată.

„De unde vine metanul? De unde vine etanul?”, spune Hamel. „Vom fi capabili să obținem această chimie în funcție de înălțime și să descoperim conexiunile.

de ce conteaza – Nu este o coincidență că oamenii de știință care se uită la exoplanete și planete îndepărtate din curtea noastră sunt cu toții interesați de spectrele și componența chimică a țintelor lor. Observații ca acestea nu oferă întotdeauna imagini uimitoare imediat – le puteți lipi pe un poster așa cum puteți cu multe imagini Hubble, dar, în timp, ele pot ajuta oamenii de știință să picteze o imagine conceptuală mai amplă și mai profundă a modului în care toate planetele și sistemele solare. munca, inclusiv a noastră.

Lewis spune că oamenii de știință petrec mult timp încercând să răspundă la întrebări despre cum am ajuns aici.

Cum s-a format sistemul nostru solar? Cum s-a dovedit că Pământul este singura planetă locuibilă din sistemul solar?

„Dar am avut întotdeauna un eșantion de doar opt lucruri cu care să le comparăm, nu? Acum vom avea un eșantion de 300 până la 400 de lucruri”, spune ea. „Acest lucru ne permite să testăm modelele noastre pentru fizica și chimia a ceea ce face să se miște planetele”.