Cum a schimbat telescopul spațial James Webb astronomia în primul său an

Pe măsură ce Crăciunul se apropia anul trecut, astronomii și pasionații de spațiu din întreaga lume s-au adunat pentru a asista la mult așteptata lansare a telescopului spațial James Webb. Deși este o piesă remarcabilă de inginerie, telescopul nu a fost lipsit de controverse – de la depășirea bugetului și întârzierea programului până la numele unui fost administrator al NASA care a fost acuzat de crime. Homofobie.

În ciuda controverselor legate de denumirea și data telescopului, un lucru a devenit foarte clar în acest an – capacitatea științifică a JWST este remarcabilă. Operațiunile sale științifice au început în iulie 2022 și le-a permis deja astronomilor să obțină noi perspective și să dezvăluie mistere pe o gamă largă de subiecte spațiale.

Cel mai imediat obiectiv al JWST este unul dintre cele mai ambițioase proiecte din istoria modernă a astronomiei: să revedeți unele dintre primele galaxii, care s-au format atunci când universul era complet nou.

Deoarece lumina necesită timp pentru a călători de la sursa ei la noi aici pe Pământ, privind galaxiile extrem de îndepărtate, astronomii pot, de fapt, să privească înapoi în timp pentru a vedea cele mai vechi galaxii care s-au format acum peste 13 miliarde de ani.

Deși era acolo O oarecare controversă Astronomii au dezbătut acuratețea unora dintre primele detecții ale galaxiilor timpurii — instrumentul JWST nu a fost pe deplin calibrat, așa că a existat spațiu de fluctuație asupra vârstei exacte a celor mai îndepărtate galaxii — descoperiri recente au susținut ideea că JWST a detectat galaxii din primii 350 de milioane de ani după Big Bang.

Asta face ca acestea să fie cele mai vechi galaxii observate vreodată și au avut câteva surprize, cum ar fi să fie mult mai strălucitoare decât se aștepta. Aceasta înseamnă că există mai multe de învățat despre modul în care s-au format galaxiile în universul timpuriu.

Aceste galaxii timpurii sunt identificate folosind sondaje și Fotografii de câmp adânc, care folosește Webb pentru a privi pete mari de cer care ar putea părea goale la prima vedere. Aceste regiuni nu conțin obiecte luminoase precum planetele sistemului solar și sunt situate departe de centrul galaxiei noastre, ceea ce le permite astronomilor să caute adânc în spațiu pentru a descoperi aceste obiecte extrem de îndepărtate.

JWST a reușit să detecteze pentru prima dată dioxidul de carbon în atmosfera unei exoplanete și a detectat recent o serie de alți compuși în atmosfera lui WASP-39b, inclusiv vapori de apă și dioxid de sulf. Acest lucru înseamnă nu numai că oamenii de știință pot vedea compoziția atmosferei planetei, dar pot vedea și modul în care atmosfera interacționează cu lumina de la steaua gazdă a planetei, deoarece dioxidul de sulf este creat prin reacții chimice cu lumina.

Învățarea despre atmosferele exoplanetelor este crucială dacă vrem să găsim planete asemănătoare Pământului și să căutăm viață. Instrumentele din generația anterioară ar putea identifica exoplanete și să ofere informații de bază, cum ar fi masa sau diametrul lor și cât de departe orbitează de steaua lor. Dar pentru a înțelege cum ar fi pe una dintre aceste planete, trebuie să-i cunoaștem atmosfera. Folosind date de la JWST, astronomii vor putea căuta planete locuibile mult dincolo de sistemul nostru solar.

Nu doar planetele îndepărtate au captat atenția lui JWST. Mai aproape de casă, JWST a fost folosit pentru a studia planetele din sistemul nostru solar, inclusiv Neptun și Jupiter și va fi folosit în curând pentru a studia și Uranus. Privind în intervalul infraroșu, JWST a reușit să identifice caracteristici precum aurora boreală a lui Jupiter și o vedere clară a Marelui punct roșu. De asemenea, rezoluția înaltă a telescopului înseamnă că poate vedea obiecte mici chiar și împotriva luminozității planetelor, cum ar fi inelele rar văzute ale lui Jupiter. De asemenea, a surprins cea mai clară imagine a inelelor lui Neptun din ultimii 30 de ani.

Cealaltă investigație majoră efectuată de JWST în acest an a fost pe Marte. Marte este cea mai bine studiată planetă din afara Pământului, găzduind de-a lungul anilor multe rovere, orbitere și aterizare. Aceasta înseamnă că astronomii au o înțelegere destul de bună a compoziției atmosferei și încep să învețe despre sistemul său meteorologic. Marte este, de asemenea, dificil de studiat cu un telescop spațial sensibil precum JWST, deoarece este atât de strălucitor și atât de aproape. Dar acești factori au făcut din acesta un teren de testare ideal pentru a vedea de ce era capabil noul telescop.

S-a folosit JWST Atât camerele, cât și dispozitivele cu spectru să studieze Marte, arătând compoziția atmosferei sale, care corespunde aproape exact modelului așteptat din datele actuale, demonstrând cât de precise sunt instrumentele JWST pentru acest tip de investigație.

Un alt obiectiv al JWST este de a afla despre ciclul de viață al stelelor, pe care astronomii îl înțeleg în prezent în linii mari. Ei știu că norii de praf și gaz formează noduri care adună mai mult material pentru ei și se prăbușesc pentru a forma protostele, de exemplu, dar exact modul în care se întâmplă acest lucru necesită mai multe cercetări. Ei învață, de asemenea, despre regiunile în care se formează stelele și de ce stelele tind să se formeze în grupuri.

JWST este deosebit de util pentru studierea acestui subiect, deoarece instrumentele sale în infraroșu îi permit să privească prin norii de praf pentru a vedea regiunile interioare în care se formează stelele. Fotografiile recente arată un fișier dezvoltarea protostelelor Și arunci norii și cauți regiuni în care stelele sunt dense, precum celebra stea stâlpii creaţiei în Nebuloasa Vultur. Prin imagistica acestor structuri în lungimi de undă diferiteInstrumentele JWST pot vedea diverse caracteristici ale formării prafului și stelelor.

Vorbind despre pilonii creativității, una dintre cele mai mari moșteniri ale JWST în mintea publicului este imaginile uimitoare ale spațiului pe care le-a ocupat. De la entuziasmul internațional când primele imagini ale telescopului au fost dezvăluite în iulie până la Noi vederi ale reperelor celebre La fel ca Coloanele, Imaginile Web au fost peste tot anul acesta.

Și, de asemenea, minunat Nebuloasa Carina Si Primul câmp adâncAlte fotografii care merită să vă întrebați într-un minut includ figurile sculptate în stele ale Nebuloasa TarantulaDusty Tree Rings de la Steaua binară Wolf-Rayet 140Și strălucirea lumii celeilalte Jupiter în infraroșu.

Și pozele continuă să vină: chiar săptămâna trecută, a fost lansată o nouă fotografie care arată un inima strălucitoare Galaxia NGC 7469.

Iată un an plin de descoperiri uimitoare și altele care urmează.