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

După zeci de ani de planificare și miliarde de dolari cheltuiți, iată cum noul observator spațial transformă deja modul în care studiem cosmosul.

Pe măsură ce Crăciunul se apropia anul trecut, astronomii și fanii spațiului de pe tot globul s-au adunat pentru a urmări mult așteptata lansare a telescopului spațial James Webb. Deși o piesă minunată de inginerie, telescopul nu a fost lipsit de controverse – de la a fi mult peste buget și întârziere până la a fi numit după un fost administrator al NASA care a fost acuzat de homofobie.

În ciuda dezbaterilor asupra denumirii și istoriei telescopului, un lucru a devenit foarte clar în acest an – capacitatea științifică a JWST este remarcabilă. Și-a început operațiunile științifice în iulie 2022, a permis deja astronomilor să obțină noi vederi și să descopere mistere despre o gamă largă de subiecte spațiale.

Pe măsură ce lumina durează să călătorească de la sursa ei la noi aici pe Pământ, uitându-se la galaxii extrem de îndepărtate, astronomii pot, de fapt, să privească înapoi în timp pentru a vedea cele mai vechi galaxii formându-se cu peste 13 miliarde de ani în urmă.

Deși a existat o oarecare dezbatere între astronomi cu privire la acuratețea unora dintre primele detecții ale galaxiilor timpurii – instrumentul lui JWST nu a fost complet calibrat, așa că a existat o oarecare spațiu de mișcare asupra exactității cât de vechi aveau galaxiile cele mai îndepărtate – descoperirile recente au susținut ideea că JWST a observat 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 pregătite, cum ar fi să fie mult mai strălucitoare decât se aștepta. Asta înseamnă că avem mai multe de învățat despre modul în care se formează galaxiile în universul timpuriu.

Aceste galaxii timpurii sunt identificate folosind sondaje și imagini de câmp profund, care folosesc Webb pentru a privi pete mari de cer care ar putea părea goale la prima vedere. Aceste zone nu au obiecte strălucitoare precum planetele sistemului solar și sunt situate departe de centrul galaxiei noastre, permițând astronomilor să privească în adâncurile spațiului pentru a observa aceste obiecte extrem de îndepărtate.

JWST a reușit să detecteze pentru prima dată dioxidul de carbon în atmosfera unei exoplanete și a descoperit recent o serie de alți compuși în atmosfera planetei WASP-39b, inclusiv vapori de apă și dioxid de sulf. Asta nu înseamnă doar 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 vreodată să găsim planete asemănătoare Pământului și să căutăm viață. Instrumentele din generația anterioară pot identifica exoplanete și pot determina informații de bază precum masa sau diametrul lor și cât de departe orbitează de stea lor. Dar pentru a înțelege cum ar fi să fii pe una dintre aceste planete, trebuie să știm despre atmosfera lor. Cu datele de la JWST, astronomii vor putea căuta planete locuibile cu mult dincolo de sistemul nostru solar.

Nu numai planetele îndepărtate au atras atenția 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 și pentru a studia Uranus. Privind în intervalul infraroșu, JWST a reușit să identifice caracteristici precum aurorele lui Jupiter și o vedere clară a Marelui său punct roșu. Iar precizia ridicată a telescopului a însemnat că putea vedea obiecte mici chiar și în raport cu luminozitatea planetelor, cum ar fi arătând inelele rar văzute ale lui Jupiter. De asemenea, a luat cea mai clară imagine a inelelor lui Neptun din ultimii 30 de ani.

O altă investigație majoră efectuată de JWST în acest an a fost cea a lui Marte. Marte este cea mai bine studiată planetă din afara Pământului, găzduind de-a lungul anilor numeroase rover, orbitere și aterizare. Aceasta înseamnă că astronomii au o înțelegere destul de bună a compoziției sale atmosferice și încep să învețe despre sistemul său meteorologic. Marte este, de asemenea, deosebit de dificil de studiat pentru un telescop spațial sensibil precum JWST, deoarece este atât de strălucitor și atât de aproape. Dar acești factori l-au făcut să fie locul perfect de testare pentru a vedea de ce era capabil noul telescop.

JWST și-a folosit atât camerele, cât și spectrografele pentru a studia Marte, arătând compoziția atmosferei sale, care se potrivea aproape perfect cu modelul așteptat din datele actuale, arătând cât de precise sunt instrumentele lui JWST pentru acest tip de investigație.

Un alt scop 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 la ei și se prăbușesc pentru a forma protostele, de exemplu, dar exact modul în care se întâmplă asta 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 în interiorul regiunilor în care se formează stelele. Imaginile recente arată dezvoltarea protostelelor și norii pe care îi aruncă și caută regiuni cu formare intensă de stele, cum ar fi faimoșii Stâlpi ai Creației din Nebuloasa Vultur. Prin imagistica acestor structuri în lungimi de undă diferite, instrumentele JWST pot vedea diferite caracteristici ale formării prafului și stelelor.

Vorbind despre Stâlpii Creației, una dintre cele mai mari moșteniri ale JWST în mintea publicului este imaginile uimitoare ale spațiului pe care le-a capturat. De la entuziasmul internațional de la dezvăluirea primelor imagini ale telescopului în iulie până la noi vederi ale obiectivelor emblematice precum Stâlpii, imaginile Webb au fost peste tot anul acesta.

Pe lângă superba Nebuloasă Carina și primul câmp profund, alte imagini care merită să vă întrebați un minut includ formele sculptate în stele ale Nebuloasei Tarantulei, „inelele de copac” prăfuite ale stelei binare Wolf-Rayet 140 și strălucirea de pe altă lume. a lui Jupiter în infraroșu.

Și imaginile continuă să vină: chiar săptămâna trecută, a fost lansată o nouă imagine care arată inima strălucitoare a galaxiei NGC 7469.

Iată un an de descoperiri incredibile și multe altele care urmează.