Jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba zmienił astronomię w pierwszym roku swojego istnienia

Gdy zbliżały się Boże Narodzenie w zeszłym roku, astronomowie i entuzjaści kosmosu z całego świata zebrali się, aby być świadkami długo oczekiwanego wystrzelenia Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Choć jest to niezwykłe dzieło inżynierii, teleskop nie był pozbawiony kontrowersji – od przekroczenia budżetu i opóźnień w harmonogramie po nazwanie go na cześć byłego administratora NASA, który został oskarżony o przestępstwa. Homofobia.

Pomimo kontrowersji wokół nazwy i daty teleskopu, w tym roku jedna rzecz stała się bardzo jasna – możliwości naukowe JWST są niezwykłe. Jego działalność naukowa rozpoczęła się w lipcu 2022 r. i już pozwoliła astronomom zyskać nowe perspektywy i rozwikłać tajemnice dotyczące szerokiego zakresu tematów związanych z kosmosem.

Najbliższym celem JWST jest jeden z najbardziej ambitnych projektów we współczesnej historii astronomii: ponowne odwiedzenie niektórych z pierwszych galaktyk, które powstały, gdy Wszechświat był zupełnie nowy.

Ponieważ światło potrzebuje czasu, aby podróżować od źródła do nas tutaj na Ziemi, patrząc na bardzo odległe galaktyki, astronomowie mogą w rzeczywistości spojrzeć wstecz, aby zobaczyć najstarsze galaktyki, które powstały ponad 13 miliardów lat temu.

Chociaż tam był Jakieś kontrowersje Astronomowie debatowali nad dokładnością niektórych z pierwszych odkryć wczesnych galaktyk – instrument JWST nie był w pełni skalibrowany, więc było miejsce na wahania co do dokładnego wieku najodleglejszych galaktyk – ostatnie odkrycia potwierdziły pogląd, że JWST wykrył galaktyki z pierwsze 350 milionów lat po Wielkim Wybuchu.

To sprawia, że ​​są to najstarsze galaktyki, jakie kiedykolwiek zaobserwowano, i miały pewne niespodzianki, takie jak bycie znacznie jaśniejsze niż oczekiwano. Oznacza to, że można dowiedzieć się więcej o tym, jak galaktyki formowały się we wczesnym wszechświecie.

Te wczesne galaktyki są identyfikowane za pomocą przeglądów i Zdjęcia z głębokiego pola, który wykorzystuje Webba do oglądania dużych fragmentów nieba, które na pierwszy rzut oka mogą wydawać się puste. Regiony te nie zawierają jasnych obiektów, takich jak planety Układu Słonecznego, i znajdują się daleko od centrum naszej galaktyki, co pozwala astronomom szukać w głąb kosmosu, aby odkryć te niezwykle odległe obiekty.

JWST był w stanie po raz pierwszy wykryć dwutlenek węgla w atmosferze egzoplanety, a ostatnio wykrył również wiele innych związków w atmosferze WASP-39b, w tym parę wodną i dwutlenek siarki. Oznacza to nie tylko, że naukowcy mogą zobaczyć skład atmosfery planety, ale także zobaczyć, w jaki sposób atmosfera oddziałuje ze światłem gwiazdy macierzystej planety, ponieważ dwutlenek siarki powstaje w wyniku reakcji chemicznych ze światłem.

Poznawanie atmosfer egzoplanet jest kluczowe, jeśli chcemy znaleźć planety podobne do Ziemi i poszukiwać życia. Instrumenty poprzedniej generacji mogły identyfikować egzoplanety i dostarczać podstawowych informacji, takich jak ich masa lub średnica oraz odległość orbity od gwiazdy. Ale żeby zrozumieć, jak by to wyglądało na jednej z tych planet, musimy poznać jej atmosferę. Korzystając z danych z JWST, astronomowie będą mogli szukać planet nadających się do zamieszkania daleko poza naszym Układem Słonecznym.

Uwagę JWST przykuły nie tylko odległe planety. Bliżej domu JWST był używany do badania planet w naszym Układzie Słonecznym, w tym Neptun i Jowisza, a wkrótce zostanie również wykorzystany do badania Urana. Patrząc w zakresie podczerwieni, JWST był w stanie zidentyfikować cechy, takie jak zorza polarna Jowisza i wyraźny obraz Wielkiej Czerwonej Plamy. Ponadto wysoka rozdzielczość teleskopu oznacza, że ​​może on widzieć małe obiekty nawet przy jasności planet, na przykład ukazując rzadko widywane pierścienie Jowisza. Uzyskał również najczystsze zdjęcie pierścieni Neptuna od ponad 30 lat.

Inne duże badanie JWST w tym roku dotyczyło Marsa. Mars jest najlepiej zbadaną planetą poza Ziemią, na której przez lata gościło wiele łazików, orbiterów i lądowników. Oznacza to, że astronomowie dość dobrze znają skład atmosfery i zaczynają poznawać jej system pogodowy. Mars jest również trudny do badania za pomocą czułego teleskopu kosmicznego, takiego jak JWST, ponieważ jest tak jasny i tak blisko. Ale te czynniki sprawiły, że był to idealny poligon doświadczalny, aby zobaczyć, do czego zdolny jest nowy teleskop.

Zastosowano JWST Zarówno kamery, jak i urządzenia widma zbadać Marsa, pokazując skład jego atmosfery, który prawie dokładnie odpowiada modelowi oczekiwanemu na podstawie aktualnych danych, pokazując, jak dokładne są narzędzia JWST do tego typu badań.

Kolejnym celem JWST jest poznanie cyklu życia gwiazd, który astronomowie obecnie rozumieją w ogólnych zarysach. Wiedzą, że obłoki pyłu i gazu tworzą węzły, które zbierają dla nich więcej materii i zapadają się, tworząc na przykład protogwiazdy, ale dokładnie, jak to się dzieje, wymaga dalszych badań. Dowiadują się również o regionach, w których powstają gwiazdy i dlaczego gwiazdy tworzą się w gromadach.

JWST jest szczególnie przydatny do badania tego przedmiotu, ponieważ jego instrumenty na podczerwień pozwalają mu patrzeć przez obłoki pyłu, aby zobaczyć wewnętrzne obszary, w których formują się gwiazdy. Ostatnie zdjęcia przedstawiają plik rozwój protogwiazd Odrzucasz chmury i szukasz obszarów, w których gwiazdy są gęste, jak słynna gwiazda filary stworzenia w Mgławicy Orzeł. Obrazując te struktury w różne długości falInstrumenty JWST mogą zobaczyć różne cechy formowania się pyłu i gwiazd.

Mówiąc o filarach kreatywności, jedną z największych spuścizn JWST w umysłach opinii publicznej są oszałamiające obrazy zajmowanej przestrzeni. Od międzynarodowego podniecenia, kiedy w lipcu ujawniono pierwsze zdjęcia z teleskopu, do Nowe widoki słynnych zabytków Podobnie jak kolumny, obrazy internetowe były w tym roku wszędzie.

A także wspaniałe Mgławica Carina i Pierwsze głębokie poleInne zdjęcia, nad którymi warto się chwilę zastanowić, to wyrzeźbione w gwiazdy postacie Mgławica TarantulaZakurzone Drzewne Pierścienie od Gwiazda podwójna Wolfa-Rayeta 140I blask innego świata Jowisz w podczerwieni.

A zdjęcia wciąż nadchodzą: zaledwie w zeszłym tygodniu opublikowano nowe zdjęcie przedstawiające świecące serce Galaktyka NGC 7469.

Oto rok pełen niesamowitych odkryć i jeszcze więcej przed nami.