De James Webb romteleskop er som århundrets parti som stadig blir utsatt. På grunn av dets rene kompleksitet og noen anomale avlesninger som ble oppdaget under vibrasjonstesting, har lanseringsdatoen for dette teleskopet blitt presset mange ganger tilbake - det forventes for øyeblikket å starte en gang i 2021. Men av åpenbare grunner er NASA fortsatt opptatt av å se dette misjon gjennom.
Når den er implementert, vil JWST være det kraftigste romteleskopet i drift, og dets avanserte pakke med instrumenter vil avsløre ting om universet som aldri før har blitt sett. Blant disse er atmosfærene til ekstrasolplaneter, som i utgangspunktet vil bestå av gassgiganter. På denne måten vil JWST avgrense søket etter beboelige planeter, og til slutt begynne å undersøke noen potensielle kandidater.
JWST vil gjøre dette i forbindelse med Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), som ble distribuert til verdensrommet i april 2018. Som navnet antyder, vil TESS søke etter planeter ved å bruke Transit Method (aka Transit Photometry), der stjerner overvåkes for periodiske fall i lysstyrken - som er forårsaket av en planet som passerer foran dem i forhold til observatøren.
Noen av Webbs første observasjoner vil bli gjennomført gjennom Director’s Discretionary Early Release Science-programmet - et transiterende exoplanet-planet-team ved Webbs vitenskapsoperasjonssenter. Dette teamet planlegger å gjennomføre tre forskjellige typer observasjoner som vil gi ny vitenskapelig kunnskap og bedre forståelse av Webbs vitenskapelige instrumenter.
Som Jacob Bean fra University of Chicago, en co-rektor-etterforsker på det transiterende eksoplanettprosjektet, forklarte i en pressemelding fra NASA:
”Vi har to hovedmål. Den første er å få transitt eksoplanett datasett fra Webb til det astronomiske samfunnet så snart som mulig. Det andre er å gjøre noe vitenskapelig, slik at astronomer og publikum kan se hvor kraftig dette observatoriet er. ”
Som Natalie Batalha ved NASA Ames Research Center, prosjektets viktigste etterforsker, la til:
"Vårt team har som mål å gi kritisk kunnskap og innsikt til det astronomiske samfunnet som vil bidra til å katalysere eksoplanettforskning og utnytte Webb best mulig i den begrensede tiden vi har tilgjengelig."
For deres første observasjon, JWST vil være ansvarlig for å karakterisere en planetens atmosfære ved å undersøke lyset som går gjennom den. Dette skjer når en planet går foran en stjerne, og måten lyset blir absorbert på i forskjellige bølgelengder gir ledetråder om atmosfærens kjemiske sammensetning. Dessverre har ikke eksisterende romteleskoper hatt den nødvendige oppløsningen for å skanne noe mindre enn en gassgigant.
De JWST, vil med sine avanserte infrarøde instrumenter undersøke lyset som passerer gjennom eksoplanettatmosfærer, dele det opp i et regnbuespektrum, og deretter utlede atmosfærenes sammensetning basert på hvilke lyssnitt som mangler. For disse observasjonene valgte prosjektgruppen WASP-79b, en exoplanett i størrelse med Jupiter som går i bane rundt en stjerne i Eridanus-stjernebildet, omtrent 780 lysår fra Jorden.
Teamet forventer å oppdage og måle overflodene av vann, karbonmonoksid og karbondioksid i WASP-79b, men håper også å finne molekyler som ennå ikke er oppdaget i eksoplanet-atmosfærer. For deres andre observasjon vil teamet overvåke en "hot Jupiter" kjent som WASP-43b, en planet som går i bane rundt stjernen sin med en periode på under 20 timer.
Som alle eksoplaneter som går i bane rundt stjernene sine, er denne gassgiganten tidløst låst - der den ene siden alltid vender mot stjernen. Når planeten er foran stjernen, er astronomene bare i stand til å se den kjøligere baksiden; men når det går i bane, kommer den varme dagsiden sakte til syne. Ved å observere denne planeten for hele sin bane, vil astronomer kunne observere de variasjonene (kjent som en fasekurve) og bruke dataene til å kartlegge planetens temperatur, skyer og atmosfærisk kjemi.
Disse dataene lar dem prøve atmosfæren til forskjellige dybder og få et mer fullstendig bilde av planetens indre struktur. Som Bean antydet:
”Vi har allerede sett dramatiske og uventede variasjoner for denne planeten med Hubble og Spitzer. Med Webb vil vi avsløre disse variasjonene i betydelig større detalj for å forstå de fysiske prosessene som er ansvarlige. "
For deres tredje observasjon vil teamet forsøke å observere en transiterende planet direkte. Dette er veldig utfordrende, da stjernens lys er mye lysere og derfor skjuver det svake lyset som reflekteres fra planetens atmosfære. En metode for å adressere dette er å måle lyset som kommer fra en stjerne når planeten er synlig, og igjen når den forsvinner bak stjernen.
Ved å sammenligne de to målingene, kan astronomer beregne hvor mye lys som kommer fra planeten alene. Denne teknikken fungerer best for veldig varme planeter som lyser sterkt i infrarødt lys, og derfor valgte de WASP-18b for denne observasjonen - en varm Jupiter som når temperaturer på rundt 2900 K (2627 ° C; 4800 ° F). I prosessen håper de å bestemme sammensetningen av klodens kvelende stratosfære.
Til slutt vil disse observasjonene bidra til å teste JWSTs evner og kalibrere instrumentene. Det endelige målet vil være å undersøke atmosfærene til potensielt beboelige eksoplaneter, som i dette tilfellet vil omfatte steinete (aka. "Jordlignende") planeter som går i bane med lavmasse, dimmere røde dvergstjerner. I tillegg til å være den vanligste stjernen i vår galakse, antas også røde dverger å være det mest sannsynlige stedet å finne jordlignende planeter.
Som Kevin Stevenson, en forsker med Space Telescope Science Institute og en co-rektor etterforsker på prosjektet, forklarte:
”TESS bør lokalisere mer enn et dusin planeter som går i bane rundt i de beboelige sonene til røde dverger, hvorav noen få faktisk kan være beboelige. Vi vil lære om disse planetene har atmosfærer, og Webb vil være den som skal fortelle oss. Resultatene vil gå langt i retning av å svare på spørsmålet om forhold som er gunstige for livet er vanlige i vår galakse. "
De James Webb romteleskop vil være verdens fremste romvitenskapelige observatorium når den først er utplassert, og vil hjelpe astronomer med å løse mysterier i vårt solsystem, studere eksoplaneter og observere de aller tidligste periodene av universet for å bestemme hvordan dens storskala struktur utviklet seg over tid. Av denne grunn er det forståelig hvorfor NASA ber om at det astronomiske samfunnet skal være tålmodig til de er sikre på at det vil distribuere vellykket.
Når utbetalingen ikke er mindre enn banebrytende funn, er det bare rettferdig at vi er villige til å vente. I mellomtiden må du huske å sjekke ut denne videoen om hvordan forskere studerer eksoplanettatmosfærer, takket være Space Telescope Science Institute:
