James Webbin avaruuskaukoputki on kuin vuosisadan juhla, jota lykätään edelleen. Pelkän monimutkaisuutensa ja eräiden värähtelytestien aikana havaittujen poikkeavien lukemien takia tämän kaukoputken käynnistyspäivä on siirretty monta kertaa taaksepäin - sen odotetaan käynnistävän tällä hetkellä joskus vuonna 2021, mutta ilmeisistä syistä NASA on edelleen sitoutunut näkemään tämän tehtävä läpi.
Käyttöönoton jälkeen JWST on tehokkain käytössä oleva avaruuskaukoputki, ja sen edistyksellinen instrumenttipaketti paljastaa universumin asioita, joita ei ole koskaan ennen nähty. Näihin kuuluu aurinkoisten planeettojen ilmapiiri, joka alun perin koostuu kaasujätteistä. Näin tehdessään JWST tarkentaa asuttavien planeettojen etsintää ja alkaa lopulta tutkia joitain mahdollisia ehdokkaita.
JWST tekee tämän yhdessä Transiting Exoplanet Survey Satellite -sovelluksen (TESS) kanssa, joka lähetettiin avaruuteen takaisin huhtikuussa 2018. Kuten nimestä voi päätellä, TESS etsii planeettoja kauttakulkumenetelmällä (aka. Transit Photometry), missä tähtiä tarkkaillaan ajoittaisten vaaleuden laskujen suhteen - jotka johtuvat planeetasta, joka kulkee niiden edessä suhteessa tarkkailijaan.
Jotkut Webbin ensimmäisistä havainnoista tehdään johtajan harkinnanvaraisen varhaisen julkaisun tiedeohjelman kautta - kauttakulkumatkalla olevalle planeetalle ryhmälle Webbin tiedeoperaatiokeskuksessa. Ryhmä suunnittelee suorittavansa kolme erityyppistä havaintoa, jotka tarjoavat uutta tieteellistä tietoa ja paremman käsityksen Webbin tiedeinstrumenteista.
Kuten Jacob Bean Chicagon yliopistosta, kauttakulkevan eksoplaneettihankkeen päätutkija, selitti NASA: n lehdistötiedotteessa:
”Meillä on kaksi päätavoitetta. Ensimmäinen on saada eksoplaneetta-tietoaineistot kulkevaksi Webbistä tähtitieteelliseen yhteisöön mahdollisimman pian. Toinen on tehdä hienoa tiedettä, jotta tähtitieteilijät ja yleisö näkevät, kuinka voimakas tämä observatorio on. "
Kuten Natalie Batalha NASA Amesin tutkimuskeskuksesta, projektin päätutkija, lisäsi:
"Tiimimme tavoitteena on tarjota kriittistä tietoa ja näkemyksiä tähtitieteelliselle yhteisölle, joka auttaa katalysoimaan eksoplaneettojen tutkimusta ja hyödyntämään Webbiä parhaalla mahdollisella tavalla rajoitetussa ajassa."
Heidän ensimmäisenä havaintonaan JWST on vastuussa planeetan ilmapiirin karakterisoinnista tutkimalla sen läpi kulkevaa valoa. Tämä tapahtuu aina, kun planeetta kulkee tähden edessä, ja tapa, jolla valo absorboituu eri aallonpituuksilla, antaa viitteitä ilmakehän kemiallisesta koostumuksesta. Valitettavasti olemassa olevilla avaruusteleskoopeilla ei ole ollut tarvittavaa resoluutiota minkään pienemmän kuin kaasujätteisen skannaamiseksi.
JWST, edistyneillä infrapunainstrumenteillaan tutkii eksoplaneettaympäristön läpi kulkevaa valoa, jakaa sen sateenkaaren spektriin ja päättelee sitten ilmakehän koostumuksesta sen perusteella, mitkä valonosat puuttuvat. Näitä havaintoja varten projektitiimi valitsi WASP-79b: n, Jupiterin kokoisen eksoplaneetan, joka kiertää tähtiä Eridanuksen tähdistössä, suunnilleen 780 valovuoden päässä maasta.
Ryhmä odottaa havaitsevan ja mittaavan veden, hiilimonoksidin ja hiilidioksidin määrät WASP-79b: ssä, mutta toivoo löytävänsä myös molekyylejä, joita ei vielä ole havaittu eksoplanetaattien ilmakehässä. Toista havaintoaan joukkue tarkkailee WASP-43b-nimisenä "kuumaa Jupiteria", planeettaa, joka kiertää tähdestään alle 20 tunnin ajan.
Kuten kaikki eksoplaneetit, jotka kiertävät lähelle tähtiä, tämä kaasu jättiläinen on vuorovesilukittu - jossa toinen puoli on aina tähtiä kohti. Kun planeetta on tähden edessä, tähtitieteilijät näkevät vain sen viileämmän takapuolen; mutta kiertäessä kuuma päiväpuoli tulee hitaasti näkyviin. Tarkkailemalla tätä planeettaa koko kiertoradallaan, tähtitieteilijät voivat tarkkailla näitä variaatioita (tunnetaan vaihekäyränä) ja käyttää tietoja karttaakseen planeetan lämpötilan, pilvien ja ilmakehän kemia.
Tämän tiedon avulla he voivat näytteistää ilmakehän eri syvyyksiin ja saada täydellisemmän kuvan planeetan sisäisestä rakenteesta. Kuten Bean ilmoitti:
”Olemme jo nähneet dramaattisia ja odottamattomia variaatioita tälle planeetalle Hubblen ja Spitzerin kanssa. Webbin kanssa paljastamme nämä muunnelmat huomattavasti yksityiskohtaisemmin, jotta ymmärrämme vastuulliset fyysiset prosessit. "
Kolmantena havaintonaan joukkue yrittää tarkkailla kauttakulkuplaneetta suoraan. Tämä on erittäin haastavaa nähdä, kuinka tähden valo on paljon kirkkaampi ja siksi hämärtää heikkoa valoa, joka heijastuu planeetan ilmakehästä. Yksi menetelmä tämän ratkaisemiseksi on mitata tähdistä tuleva valo, kun planeetta on näkyvissä, ja jälleen, kun se katoaa tähden taakse.
Vertailemalla kahta mittausta, tähtitieteilijät voivat laskea, kuinka paljon valoa tulee pelkästään planeetalta. Tämä tekniikka toimii parhaiten hyvin kuumille planeetoille, jotka hehkuvat kirkkaasti infrapunavalossa, minkä vuoksi he valitsivat WASP-18b: n tähän havaintoon - kuumaan Jupiteriin, joka saavuttaa lämpötilan noin 2 900 K (2627 ° C; 4800 ° F). Prosessissa he toivovat määrittävänsä planeetan tukahduttavan stratosfäärin koostumuksen.
Lopulta nämä havainnot auttavat testaamaan JWST: n kykyjä ja kalibroimaan sen instrumentit. Lopullinen päämäärä on tutkia mahdollisesti asuttavien eksoplaneettojen ilmapiiriä, joihin tässä tapauksessa sisältyvät kiviset (alias. ”Maan kaltaiset”) planeetat, jotka kiertävät matalaa massaa, himmeämpi punainen kääpiö tähti. Sen lisäksi, että punaiset kääpiöt ovat galaksissamme yleisin tähti, niiden uskotaan myös olevan todennäköisin paikka löytää maapallon kaltaisia planeettoja.
Kuten avaruusteleskoopin tiedeinstituutin tutkija ja hankkeen päätutkija Kevin Stevenson selitti:
”TESS: n tulisi löytää enemmän kuin tusina planeettaa, joka kiertää punaisten kääpiöiden asumisalueilla, joista muutama saattaa todellakin olla asuttava. Haluamme oppia, onko niillä planeetoilla ilmapiiri, ja Webb kertoo meille. Tuloksilla on pitkä matka vastaamiseen kysymykseen siitä, ovatko elämälle suotuisat olosuhteet yleisiä galaksissamme. "
James Webbin avaruuskaukoputki on maailman johtava avaruustieteen observatorio, joka on kerran otettu käyttöön, ja auttaa tähtitieteilijöitä ratkaisemaan aurinkokunnan mysteerejä, tutkimaan eksoplaneetteja ja seuraamaan maailmankaikkeuden varhaisimpia aikoja selvittääkseen, kuinka sen laaja-alainen rakenne kehittyi ajan myötä. Tästä syystä on ymmärrettävää, miksi NASA vaatii, että tähtitieteellinen yhteisö on kärsivällinen, kunnes he ovat varmoja sen käytöstä onnistuneesti.
Kun voitto on vain uraauurtavia löytöjä, on reilua, että olemme valmiita odottamaan. Sillä välin, muista tarkistaa tämä video siitä, kuinka tutkijat tutkivat eksoplaneetan ilmapiiriä, avaruuskaukoputken tiedeinstituutin luvalla:
