Πώς θα φαίνεται το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb για εξωπλανήτες

Όταν το νέο διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb εκτοξευθεί σε τροχιά γύρω από τον πλανήτη μας αργότερα φέτος, δεν θα είναι άλλο ένα εργαλείο για τους αστρονόμους να εξερευνήσουν το σύμπαν. Χρησιμοποιώντας τεχνολογία φασματοσκοπίας αιχμής, θα είναι σε θέση να κοιτάξει στο σκοτάδι του διαστήματος και να δει τα μακρινά αντικείμενα με μεγαλύτερη λεπτομέρεια από ποτέ – πολύ περισσότερο από τον προκάτοχό του, το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble. Θα έφερε επανάσταση στην κατανόησή μας για τους εξωπλανήτες και θα μπορούσε ακόμη και να μας βοηθήσει να μάθουμε από πού προερχόμαστε και πού αλλού στο σύμπαν θα μπορούσε να κατοικήσει.

Για πληροφορίες σχετικά με το πώς το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb μπορεί να βοηθήσει στη μελέτη περιστρεφόμενων σφαιρών βράχων τρισεκατομμυρίων μιλίων μακριά (και γιατί το θέλουν οι αστρονόμοι), μιλήσαμε με δύο ερευνητές που θα συνεργαστούν με τον James Webb: τον Nestor Espinosa του Science Telescope Science Institute και Antonella Nota της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος (ESA).

Γιγαντιαίο άλμα μπροστά

Τα τελευταία χρόνια, οι ερευνητές έχουν εντοπίσει πλανήτες έξω από το ηλιακό μας σύστημα χρησιμοποιώντας τηλεσκόπια όπως π.χ. αυτός-τράγος (Transiting Exoplanet Survey Satellite) ή διαστημικό τηλεσκόπιο keplerΤο Αυτά είναι σε θέση να κοιτάξουν τα λαμπρότερα αστέρια και να δουν αλλαγές στη φωτεινότητά τους όταν ένας πλανήτης περνά μεταξύ τους και εμάς χρησιμοποιώντας μια τεχνική που ονομάζεται μέθοδος διέλευσηςΤο Αυτό είναι ένα εντυπωσιακό επίτευγμα επιστημονικής παρατήρησης, αλλά δεν μας λέει πολλά για το πώς φαίνονται αυτοί οι πλανήτες – μόνο το κατά προσέγγιση μέγεθος και η μάζα τους.

Αν θέλουμε να μάθουμε πώς μοιάζει ο πλανήτης – έχει ατμόσφαιρα; Που αποτελείται; Υπάρχουν σύννεφα στον ουρανό, υπάρχει νερό εκεί – πρέπει να δούμε με πολύ μεγαλύτερη λεπτομέρεια. Αυτό θα έκανε ο Webb, αλλά είναι μια τεράστια τεχνική πρόκληση. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η NASA, η Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος και η Καναδική Διαστημική Υπηρεσία (CSA) εργάζονται μαζί σε αυτό το έργο.

Ο Νότα εξήγησε ότι “ο Webb είναι εκατό φορές πιο ευαίσθητος από το Hubble, και εξαιτίας αυτού, ο Webb θα είναι σε θέση να εντοπίσει τις πιο αμυδρές λεπτομέρειες στις πολύ μακρινές γωνιές του πολύ μακρινού σύμπαντος, με αξιοσημείωτη ακρίβεια”.

NASA

Ενώ συνήθιζε το Hubble Μάθετε περισσότερα για τους εξωπλανήτες, Ο Espinosa είπε, “Η άποψη που σου δίνει είναι πολύ στενή. Σου δίνει ένα πλεονέκτημα, ίσως”. Συγκριτικά, είπε, ο Webb θα ήταν «καταπληκτικός», επιτρέποντάς μας να δούμε πολλά χαρακτηριστικά ταυτόχρονα και να κοιτάξουμε μικρότερους πλανήτες. “Η πρώτη μας αλλαγή θα είναι να δούμε τους μικρότερους πλανήτες με μεγάλη λεπτομέρεια.”

Το Hubble λειτουργεί επίσης στο μήκος κύματος του ορατού φωτός και τραβά φωτογραφίες στο εύρος του φωτός που μπορούμε να δούμε. Αλλά ο Τζέιμς Γουέμπ θα λειτουργήσει στο υπέρυθρο μήκος κύματος, το οποίο μπορεί να πάρει διαφορετικά χαρακτηριστικά και να κοιτάξει μέσα από αδιαφανή σκόνη, “ανοίγοντας ένα παράθυρο στο σύμπαν που θα ήταν εντελώς νέο”, λέει ο Νότα.

Hubble και Webb θα μπορούν να συνεργάζονται, συλλέγοντας συμπληρωματικά δεδομένα για τους ίδιους στόχους. Αν σας αρέσει λοιπόν Όμορφες φωτογραφίες του διαστήματος που τραβήχτηκαν από το HubbleΜην ανησυχείτε, αυτό δεν θα φύγει. Απλώς θα αποκτήσουμε ένα άλλο εργαλείο για βαθύτερη κατανόηση.

“Ο Τζέιμς Γουέμπ θα ήταν επαναστατικός. Κυριολεκτικά επαναστατικός”, είπε ο Εσπινόσα. “Θα μας επιτρέψει να δούμε πράγματα που περιμέναμε να ανακαλύψουμε εδώ και πολύ καιρό, αλλά δεν είχαμε την τεχνολογία να δούμε, και είμαι πολύ σίγουρος ότι θα ανακαλύψουμε πράγματα που δεν σκεφτόμαστε ».

Hubble Technology Update τη δεκαετία του 1980

Το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble επιπλέει πάνω από τη Γη.
Διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble της NASA NASA

Οι ερευνητές έχουν κάνει μεγάλη δουλειά μαθαίνοντας για εξωπλανήτες χρησιμοποιώντας τα διαθέσιμα εργαλεία και έχουν ανακαλύψει περισσότερους από 4.000 εξωπλανήτες μέχρι στιγμής. Ωστόσο, αυτό το πεδίο είναι πολύ πρόσφατο, καθώς οι πρώτοι πλανήτες εκτός του ηλιακού μας συστήματος εντοπίστηκαν τη δεκαετία του 1990. Αυτό σημαίνει ότι πολλά όργανα της τρέχουσας γενιάς, όπως το Hubble, δεν σχεδιάστηκαν ποτέ με γνώμονα τις μελέτες εξωπλανήτη.

“Το Hubble είναι τεχνολογία της δεκαετίας του ’80”, δήλωσε ο Espinosa. “Τίποτα ενάντια στη δεκαετία του ’80 – αγαπώ τη δεκαετία του ’80, ειδικά τη μουσική! – αλλά η τεχνολογία έχει εξελιχθεί πολύ. Το είδος των ανιχνευτών που είχαμε τότε δεν είναι τίποτα σε σύγκριση με το είδος των ανιχνευτών που έχουμε τώρα.”

Ο Τζέιμς Γουέμπ, από την άλλη πλευρά, σχεδιάστηκε με τη συγκεκριμένη πρόθεση να το χρησιμοποιήσει για να χαρακτηρίσει τους εξωπλανήτες και αυτό ήταν στην πρώτη γραμμή των αρχών σχεδιασμού του. Για παράδειγμα, όταν ο Webb δείχνει σε ένα αστέρι, δείχνει ένα συγκεκριμένο εικονοστοιχείο με πολύ υψηλή ακρίβεια και δεν θα κινηθεί καθόλου, επιτρέποντας στους ερευνητές να μετρήσουν με ακρίβεια τυχόν μειώσεις στη φωτεινότητα που θα μπορούσαν να δώσουν στοιχεία σε έναν πλανήτη σε τροχιά. Το

Αυτό το επίπεδο ακρίβειας επιτρέπει στον Webb να εκτελέσει την πιο συναρπαστική του δουλειά που σχετίζεται με τον εξωπλανήτη: να ανακαλύψει εάν ένας εξωπλανήτης έχει ατμόσφαιρα και από τι αποτελείται αυτή η ατμόσφαιρα. “Οι μικρές λεπτομέρειες που έχουν μεγάλη σημασία όταν προσπαθείτε να ανακαλύψετε τις ατμόσφαιρες των εξωπλανητών”, εξήγησε ο Espinosa.

Εξερεύνηση εξωπλανητών χρησιμοποιώντας υπέρυθρο φως

Αν και οι ερευνητές έχουν βρει μερικά Πολύ δημιουργικοί τρόποι σε μένα Ανίχνευση της ατμόσφαιρας των εξωπλανητώνΔεν είναι κάτι που έχουν σχεδιαστεί για να κάνουν τα σημερινά μηχανήματα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι δυνατότητες ιστού θα είναι τόσο επαναστατικές.

Για να εμβαθύνει στο σύμπαν, ο Webb διαθέτει τέσσερα όργανα που θα εξετάσουν το μήκος κύματος του υπέρυθρου φωτός. Περιλαμβάνουν την κάμερα σχεδόν υπέρυθρων (NIRCam) και το φασματοφωτόμετρο σχεδόν υπέρυθρων (NIRSpec). Στη συνέχεια, υπάρχει ο αισθητήρας καθοδήγησης ακριβείας/φασματοφωτόμετρο πλησίον υπέρυθρης απεικόνισης και μη σχισμής (FGS/NIRISS), το οποίο, όπως υποδηλώνουν τα ονόματά τους, θα αναζητήσει στο κοντινό εύρος υπέρυθρων ακτίνων. Τέλος, υπάρχει το μέσο μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας (MIRI), το οποίο κοιτάζει σε μεγάλο εύρος στο μακρινό υπέρυθρο.

Αλλά αυτά είναι ευαίσθητα εργαλεία και απαιτούν προσεκτικά συντηρημένο περιβάλλον για να λειτουργήσουν. Έτσι, η τεχνολογία γύρω τους πρέπει επίσης να είναι αιχμή.

Άνθρωποι που εργάζονται στο διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb.
NASA

«Ο Γουέμπ είναι γεμάτος εξελιγμένη, υπερσύγχρονη τεχνολογία, από ευαίσθητους ανιχνευτές υπέρυθρων ακτίνων, μέχρι λεπτό, αντηλιακό με πέντε στρώματα μεγέθους γηπέδου τένις, που θα προστατεύει τα όργανα από την ηλιακή ακτινοβολία και θα επιτρέπει στο τηλεσκόπιο και τους ανιχνευτές να φτάσει στην ψυχρή θερμοκρασία που απαιτείται για τις υπέρυθρες παρατηρήσεις », είπε ο Νότα.

Σημείωσε επίσης τις πιο λεπτές λεπτομέρειες των συσκευών, όπως η διάταξη μικροκλείσματος του NIRSpec, μια συλλογή από μικροσκοπικά κλειστά παράθυρα στο μέγεθος λίγων ανθρώπινων τριχών. Αυτό θα επιτρέψει στο εργαλείο να παρακολουθεί εκατοντάδες πράγματα ταυτόχρονα. “Είναι μια απόλυτη πρώτη στην διαστημική αστρονομία, όπου η φασματοσκοπία εκτελείται παραδοσιακά ένα αντικείμενο κάθε φορά”, δήλωσε ο Νότα.

Καταλάβετε από πού προερχόμαστε

Η ώθηση για να μάθετε εάν ένας μακρινός πλανήτης έχει ατμόσφαιρα δεν είναι μόνο η επιστημονική άνθηση, ή η αδράνεια περιέργεια για το πώς μοιάζουν αυτά τα μακρινά μέρη. Αντ ‘αυτού, είναι απαραίτητο να κατανοήσουμε πώς σχηματίζονται οι πλανήτες – συμπεριλαμβανομένων των δικών μας.

Όταν πρόκειται να κατανοήσουμε πώς σχηματίστηκε το ηλιακό μας σύστημα, οι ερευνητές τρέχουν μοντέλα και προσπαθούν να καταλάβουν πώς θα καταλήξουμε να σχηματίσουμε τους πλανήτες που βλέπουμε. “Όμως έχουμε προς το παρόν ένα μέγεθος δείγματος ενός”, σημείωσε ο Espinosa. “Το ηλιακό μας σύστημα. Αυτό είναι. Είμαστε τώρα σε μια εποχή όπου μπορούμε να δούμε τις συνθέσεις άλλων ηλιακών συστημάτων. Και πώς καθορίζουν οι πλανήτες τη χημική τους σύνθεση.”

Έτσι, όταν κοιτάζουμε την ατμόσφαιρα ενός μακρινού εξωπλανήτη, μαθαίνουμε πώς φαινόταν. Από αυτό, μπορούμε να σχηματίσουμε μια εικόνα για το πώς σχηματίζονται οι πλανήτες και τα ηλιακά συστήματα με βάση περισσότερες καταστάσεις όπως αυτές στην αυλή μας. “Επομένως, η λήψη αυτών των υποδείξεων για υπογραφές σχηματισμού σε αυτούς τους εξωπλανήτες μέσω της χημείας που παρατηρούμε στις ατμόσφαιρές τους είναι πολύ θεμελιώδης για να καταλάβουμε πώς δημιουργήθηκαν και έτσι πώς γίναμε”, είπε.

Η αναζήτηση της κατοικησιμότητας

Η ιδέα αυτού του καλλιτέχνη απεικονίζει τους επτά βραχώδεις εξωπλανήτες στο σύστημα TRAPPIST-1, που βρίσκονται 40 έτη φωτός από τη Γη.  Οι αστρονόμοι θα παρακολουθούν αυτούς τους κόσμους χρησιμοποιώντας τον Webb σε μια προσπάθεια να ανακαλύψουν την πρώτη ατμόσφαιρα ενός πλανήτη μεγέθους Γης έξω από το ηλιακό μας σύστημα.
Η ιδέα αυτού του καλλιτέχνη απεικονίζει τους επτά βραχώδεις εξωπλανήτες στο σύστημα TRAPPIST-1, που βρίσκονται 40 έτη φωτός από τη Γη. Οι αστρονόμοι θα παρακολουθούν αυτούς τους κόσμους χρησιμοποιώντας τον Webb σε μια προσπάθεια να ανακαλύψουν την πρώτη ατμόσφαιρα ενός πλανήτη μεγέθους Γης έξω από το ηλιακό μας σύστημα. NASA και Jet Propulsion Laboratory / Caltech

Perhapsσως ο πιο συναρπαστικός λόγος για να κοιτάξουμε τις ατμόσφαιρες των εξωπλανητών είναι να κατανοήσουμε άλλα μέρη του σύμπαντος όπου η ζωή μπορεί να ευδοκιμήσει. «Ένα από τα βασικά ερωτήματα που θα μελετήσει ο Webb είναι η προέλευση της ζωής», είπε ο Νότα. “Υπάρχουν τεράστια είδη εξωτερικών κόσμων, περισσότερο από ό, τι μπορούσαμε να φανταστούμε. Υπάρχουν αέριοι πλανήτες μεγέθους του Δία που περιφέρονται γύρω από το άστρο τους και” βραχώδεις γίγαντες “και ζεστοί Ποσειδώνες. Μερικοί από αυτούς μπορεί να έχουν τις κατάλληλες συνθήκες θερμοκρασίας και μακιγιάζ για τη ζωή του οικοδεσπότη ».

Αλλά για να καθοριστεί εάν ένας πλανήτης είναι κατοικήσιμος, λέει ο Espinoza, δεν αρκεί μόνο να γνωρίζουμε το μέγεθος και τη μάζα του. Άλλωστε, όταν βρούμε έναν πλανήτη στο μέγεθος της Γης και με παρόμοια μάζα, οι άνθρωποι συχνά υποθέτουν ότι θα είναι ένα μέρος παρόμοιο με τη Γη. Αλλά η Αφροδίτη και ο Άρης έχουν περίπου παρόμοια μεγέθη και μάζες με τη Γη και έχουν ατμόσφαιρες πολύ αφιλόξενες για τη μορφή της ζωής μας. “Η Αφροδίτη είναι το χειρότερο μέρος για διακοπές!” Με την κολοσσιαία πίεση και την τοξική ατμόσφαιρα γεμάτη με διοξείδιο του άνθρακα, αστειεύτηκε. Ο Άρης δεν είναι πολύ καλύτερος, καθώς η εξαιρετικά λεπτή, μη αναπνεύσιμη ατμόσφαιρά του είναι μόνο το 1% της πυκνότητας της ατμόσφαιρας της Γης.

Πρέπει λοιπόν να γνωρίζουμε τις ατμόσφαιρες για να γνωρίζουμε εάν ένας πλανήτης είναι κατοικήσιμος. Το πιο σημαντικό, για να εκτιμήσουμε πόσοι κατοικήσιμοι πλανήτες θα μπορούσαν να υπάρχουν, πρέπει να γνωρίζουμε ποιοι τύποι ατμόσφαιρας είναι τυπικοί για πλανήτες μεγέθους σαν τον δικό μας. Ποια είναι η πιο κοινή ατμόσφαιρα που σχηματίζει η φύση; ρώτησε η Εσπινόσα. «Θα μπορούσε να είναι παρόμοιο με την Αφροδίτη ή τον Άρη και η Γη είναι πολύ μακριά». Or θα μπορούσε να είναι τυπικές ατμόσφαιρες που μοιάζουν με τη Γη και ο αριθμός των δυνητικά κατοικήσιμων πλανητών είναι μεγάλος.

Πρόσβαση στο άγνωστο

Ο Webb δεν θα κοιτάξει μόνο τους εξωπλανήτες. Θα διεξάγετε ένα ευρύ φάσμα ερευνών, από την εξέταση των πρώτων σταδίων του σύμπαντος έως τον σχηματισμό των πρώτων γαλαξιών, μέχρι την παρακολούθηση του πώς γεννιούνται τα αστέρια από τη σκόνη και το αέριο. με Το πρώτο έτος προγραμματισμένων επιστημονικών δραστηριοτήτων, απλώς αφαιρούμε την επιφάνεια για το τι μπορεί να χρησιμοποιηθεί αυτό το νέο εργαλείο. Θα πρέπει να περιμένουμε και να δούμε τι άλλα αστρονομικά θαύματα θα μπορέσει να ξεδιαλύνει.

“Νομίζω ότι η μεγαλύτερη ανακάλυψη θα είναι αυτή που κανείς δεν περίμενε”, είπε ο Νότα. «Αυτός που θα αλλάξει τον τρόπο που βλέπουμε το σύμπαν, που θα καθορίσει, ίσως για μια φορά, ποια είναι η θέση μας στο σύμπαν».

Συστάσεις συντακτών




READ  Πώς να παρακολουθήσετε τη NASA να φέρνει ένα κομμάτι αστεροειδούς σπίτι τη Δευτέρα

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *