James Webb Space Telescope je jako strana století, která se stále odkládá. Vzhledem k jeho naprosté složitosti a některým neobvyklým údajům, které byly detekovány během vibračních zkoušek, bylo datum uvedení tohoto dalekohledu mnohokrát posunuto zpět - v současné době se očekává, že se spustí někdy v roce 2021. NASA je však zjevně odhodlána to vidět mise.
Jakmile bude JWST nasazen, bude nejmocnějším kosmickým dalekohledem v provozu a jeho pokročilá sada nástrojů odhalí věci o vesmíru, které ještě nikdy nebyly vidět. Mezi nimi jsou atmosféry extra solárních planet, které budou zpočátku sestávat z plynových obrů. Tím JWST zpřesní hledání obyvatelných planet a nakonec začne zkoumat některé potenciální kandidáty.
JWST to bude dělat ve spojení s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), který se rozmístí do vesmíru v dubnu 2018. Jak název napovídá, TESS bude hledat planety pomocí Transit Method (aka. Transit Photometry), kde jsou hvězdy monitorovány na periodické poklesy jasu - které jsou způsobeny planetou, která před nimi prochází vzhledem k pozorovateli.
Některá z prvních pozorování společnosti Webb budou prováděna prostřednictvím programu režiséra Diskrečního vědeckého předčasného vydání - transitingového týmu planety exoplanet ve vědeckém operačním centru Webb. Tento tým plánuje provádět tři různé typy pozorování, které poskytnou nové vědecké znalosti a lepší porozumění vědeckým nástrojům Webb.
Jak v tiskové zprávě NASA vysvětlil Jacob Bean z Chicagské univerzity, co-hlavní vyšetřovatel projektu tranzitního exoplanetu:
"Máme dva hlavní cíle." Prvním z nich je co nejdříve přenést datové sady exoplanet z Webb do astronomické komunity. Druhým je udělat nějakou skvělou vědu, aby astronomové a veřejnost mohli vidět, jak mocná je tato observatoř. “
Jako Natalie Batalha z NASA Ames Research Center, hlavní řešitel projektu, dodala:
"Cílem našeho týmu je poskytnout kritické znalosti a poznatky astronomické komunitě, která pomůže katalyzovat výzkum exoplanet a co nejlépe využít Webb v omezeném čase, který máme k dispozici."
Pro jejich první pozorování, JWST bude zodpovědný za charakterizaci atmosféry planety zkoumáním světla, které prochází touto atmosférou. K tomu dochází vždy, když planeta přechází před hvězdu a způsob, jakým je světlo absorbováno při různých vlnových délkách, poskytuje vodítko k chemickému složení atmosféry. Bohužel, existující vesmírné dalekohledy neměly potřebné rozlišení pro skenování nic menšího než plynový gigant.
JWST, se svými pokročilými infračervenými nástroji prozkoumá světlo procházející atmosférou exoplanet, rozdělí jej na duhové spektrum a poté odvodí složení atmosféry na základě toho, které části světla chybí. Pro tato pozorování vybral projektový tým WASP-79b, exoplanet velikosti Jupiter, která obíhá kolem hvězdy v souhvězdí Eridanus, zhruba 780 světelných let od Země.
Tým očekává, že detekuje a změří množství vody, oxidu uhelnatého a oxidu uhličitého ve WASP-79b, ale také doufá, že najde molekuly, které dosud nebyly detekovány v exoplanetové atmosféře. Pro jejich druhé pozorování bude tým sledovat „horký Jupiter“ známý jako WASP-43b, planetu, která obíhá svou hvězdu po dobu kratší než 20 hodin.
Stejně jako všechny exoplanety, které obíhají těsně ke svým hvězdám, je i tento plynový gigant přílivově uzamčen - kde jedna strana je vždy obrácena ke hvězdě. Když je planeta před hvězdou, astronomové jsou schopni vidět pouze její chladnější zadní stranu; ale jak to obíhá, horký den-strana pomalu přijde do dohledu. Pozorováním této planety po celou dobu její oběžné dráhy budou astronomové schopni pozorovat tyto variace (známé jako fázová křivka) a používat data k mapování teploty planety, mraků a atmosférické chemie.
Tato data jim umožní vzorkovat atmosféru do různých hloubek a získat ucelenější obraz vnitřní struktury planety. Jak naznačil Bean:
"Už jsme viděli dramatické a neočekávané variace pro tuto planetu s Hubbleem a Spitzerem." S Webb odhalíme tyto variace mnohem podrobněji, abychom pochopili fyzické procesy, které jsou za to zodpovědné. “
Pro jejich třetí pozorování se tým bude pokoušet přímo pozorovat tranzitující planetu. To je velmi náročné, protože vidíme, jak je světlo hvězdy mnohem jasnější, a proto zakrývá slabé světlo, které se odráží od atmosféry planety. Jeden způsob, jak to řešit, je změřit světlo přicházející z hvězdy, když je planeta viditelná, a znovu, když zmizí za hvězdou.
Porovnáním těchto dvou měření mohou astronomové vypočítat, kolik světla přichází pouze z planety. Tato technika funguje nejlépe pro velmi horké planety, které zářivě září v infračerveném světle, a proto pro toto pozorování vybrali WASP-18b - horký Jupiter, který dosahuje teploty přibližně 2 900 K (2627 ° C; 4 800 ° F). V tomto procesu doufají, že určí složení dusivé stratosféry planety.
Nakonec tato pozorování pomohou vyzkoušet schopnosti JWST a kalibrovat jeho přístroje. Konečným cílem bude prozkoumat atmosféru potenciálně obývatelných exoplanet, které v tomto případě budou zahrnovat skalnaté planety, které obíhají kolem nízkých hmotností a stmívají červené trpasličí hvězdy. Kromě toho, že jsou nejběžnější hvězdou v naší galaxii, jsou červení trpaslíci také považováni za nejpravděpodobnější místo pro nalezení planet podobných Zemi.
Jak Kevin Stevenson, výzkumný pracovník s Space Telescope Science Institute a spoluřešitelem projektu, vysvětlil:
"TESS by měl najít více než tucet planet obíhajících v obývaných zónách červených trpaslíků, z nichž některé by mohly být ve skutečnosti obyvatelné." Chceme se dozvědět, zda tyto planety mají atmosféru a Webb nám to řekne. Výsledky povedou dlouhou cestou k zodpovězení otázky, zda jsou v naší galaxii běžné podmínky příznivé pro život. “
James Webb Space Telescope bude jednou z nejvýznamnějších světových observatoří o vesmíru a pomůže astronomům vyřešit záhady naší sluneční soustavy, studovat exoplanety a pozorovat nejranější období vesmíru, aby určila, jak se jeho rozsáhlá struktura postupem času vyvíjí. Z tohoto důvodu je pochopitelné, proč NASA žádá, aby astronomická komunita byla trpělivá, dokud si nebudou jisti, že se úspěšně nasadí.
Pokud není výplata nic jiného než průlomové objevy, je spravedlivé, že budeme ochotni počkat. Mezitím si nezapomeňte prohlédnout toto video o tom, jak vědci studují exoplanetové atmosféry, se svolením Výzkumného ústavu kosmického dalekohledu:
