Космічний телескоп Джеймса Вебба NASA — справжнє технологічне диво. Найбільший і найскладніший космічний телескоп, коли-небудь створений, Вебб здатний збирати світло, яке подорожує протягом 13.5 мільярдів років, майже з моменту виникнення Всесвіту. По суті, Вебб є машиною часу, що дозволяє нам дивитися на перші галактики, що утворилися після Великого Вибуху. Оскільки він збирає інфрачервоне світло, він бачить крізь гігантські хмари пилу, які закривають огляд більшості інших телескопів. Уебб у 100 разів потужніший за космічний телескоп Хаббл. Зокрема, завдяки набору сегментованих дзеркал шириною 21 фут (6.5 метра) Webb достатньо потужний, щоб шукати водяну пару в атмосферах планет, що обертаються навколо інших зірок. Це відкриє нове вікно на ці екзопланети, спостерігаючи за ними в довжинах хвиль світла, на яких вони ніколи раніше не бачили, і допоможе нам отримати нове уявлення про їхню природу. Вебб допоможе нам зрозуміти, як галактики еволюціонували за мільярди років у грандіозні спіралі, як наш Чумацький Шлях, шукати ознаки придатності для життя на далеких планетах і проникати в серця вкритих пилом зоряних розсадників. Обсерваторію запустили з Південної Америки на Різдво 2021 року. Авторство зображення: NASA/JPL-Caltech
Шлях до введення в експлуатацію телескопа Webb продовжується цього тижня з успішним охолодженням інструменту середнього інфрачервоного випромінювання (MIRI) через критичну «точку защемлення» до кінцевої робочої температури менше ніж 7 кельвінів (-447 градусів за Фаренгейтом або -266 градусів Цельсія). Це було передумовою для завершення сьомого й останнього етапу процесу вирівнювання дзеркал. Наступні кроки включають початкову перевірку MIRI та продовження до завершальних етапів узгодження кількох приладів, багатопольового обладнання з усіма чотирма науковими приладами.
Минулого тижня ми поділилися цікавою наукою про формування зірок і планет, заплановане Веббом. Сьогодні ми розглянемо деталі того, як Вебб вивчатиме планети навколо інших зірок, відомі як позасонячні планети або екзопланети. Ніколь Колон, заступник наукового співробітника проекту Вебба з науки про екзопланети, веде нас у простір відкриттів дослідження нових світів за межами нашої Сонячної системи. Доктор Колон пропонує унікальну перспективу, оскільки вона також є науковим співробітником проекту Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), місії, яка знайшла багато екзопланетних цілей, за якими Вебб спостерігатиме.
На цій ілюстрації зображена екзопланета, яка обертається навколо своєї набагато яскравішої зірки. Завдяки вбудованим коронографам Webb дозволить вченим бачити екзопланети в інфрачервоних довжинах хвиль, на яких вони їх ніколи не бачили. Авторство зображення: NASA, ESA та Г. Бекон (STScI)
«За останні 30 років астрономи відкрили понад 5,000 позасонячних планет. Ці відкриття показали, що екзопланети охоплюють широкий діапазон мас, розмірів і температур і обертаються навколо всіх типів зірок, що призводить до надзвичайно різноманітних світів.
«Завдяки потужним спектроскопічним можливостям і можливостям отримання зображень у широкому інфрачервоному діапазоні довжин хвиль Вебб готовий революціонізувати наші знання про склад цих світів і планетоутворюючих дисків. Від малих, потенційно скелястих екзопланет до гігантських, газоподібних, Вебб спостерігатиме ці світи за допомогою транзитної техніки. Методи прямої візуалізації будуть використовуватися для вивчення молодих гігантських екзопланет разом із середовищами, в яких планети формуються та еволюціонують навколо зірок, відомих як протопланетні диски та диски уламків.
«Одне конкретне спостереження за екзопланетою, яке буде проводитися за допомогою Вебба, включає збір спостережень за ходом орбіти планети, щоб дозволити вимірювати склад і динаміку атмосфери. Я беру участь у програмі спостереження за газовим гігантом HD 80606b як частина першого року спостережень Вебба. Оскільки орбіта HD 80606 b надзвичайно ексцентрична (некругла) і довга (111 днів), кількість енергії, яку отримує планета від її зірки, коливається приблизно від 1 до 950 разів, ніж Земля отримує від Сонця! Це призводить до екстремальних коливань температури, які, за прогнозами, призведуть до швидкого формування і розсіювання хмар в атмосфері планети за дуже короткий проміжок часу. Наша наукова команда буде досліджувати ці прогнозовані динаміки хмар в режимі реального часу протягом безперервного ~18-годинного спостереження HD 80606 b, коли він проходить позаду своєї зірки, використовуючи прилад NIRSpec на Webb для вимірювання теплового світла з атмосфери планети.
Орбітальна конфігурація HD 80606 b показана разом із очікуваними коливаннями температури, якщо дивитися з Землі та Вебба на кількох орбітальних фазах. Вказано запланований «початок» і «кінець» ~18-годинних спостережень Вебба. Авторство: адаптовано з de Wit et al. 2016; надано Джеймсом Сікорою
«Крім газових гігантів, ряд Екзопланета Вебба націлена на цілі в перший рік спостережень — маленькі зірки з орбітою, менші та холодніші за Сонце, відомі як М-карлики. Хоча відкриття екзопланет почалося близько 30 років тому, багато з цих маленьких екзопланет навколо карликів M були відкриті лише за останні кілька років за допомогою таких досліджень, як TESS. Спостереження Вебба почнуть виявляти різноманітність атмосфер, які існують на цих малих планетах, шукаючи докази наявності таких молекул, як вода, вуглекислий газ та метан в їхніх атмосферах. Оскільки карлики M зазвичай набагато активніші, ніж Сонце, і мають енергійні зоряні спалахи, які потенційно можуть позбутися атмосфери цих планет, спостереження Вебба можуть навіть показати, що деякі з цих малих планет взагалі не мають атмосфери.
На ілюстрації цього художника показано три маленькі планети, відкриті TESS навколо карликової зірки M під назвою L 98-59. Планети c і d лише в 1.4 і 1.6 рази більші за Землю і будуть спостерігатися в перший рік Вебба. Автори: Центр космічних польотів Годдарда NASA
«З огляду на те, що TESS та інші дослідження продовжують регулярно відкривати додаткові планети в нашій галактиці, а Вебб готується до вивчення атмосфери багатьох із цих нещодавно відкритих світів, наші екзопланети багато в чому тільки починаються».
– Ніколь Колон, заступник наукового співробітника проекту Вебба з науки про екзопланети, Центр космічних польотів імені Годдарда NASA
Стефані Мілам, Вебб, заступник наукового співробітника проекту з планетарної науки, NASA Годдард
Джонатан Гарднер, Вебб, заступник старшого наукового спеціаліста з проекту, НАСА Годдард
