Institutul de Știință al Telescopului Spațial a anunțat care propuneri de astronomie au fost selectate pentru a avea timp cu Telescopul spațial James Webb în următorii doi ani.
Joi (29 februarie), organizația a evidențiat 253 de programe General Observers (GO) care vor folosi cel mai puternic și mai sensibil telescop spațial al umanității pentru o perioadă colectivă de 5.500 de ore între iulie 2024 și iunie 2025. Această gamă este cunoscută sub numele de Ciclul 3 al JWST operațiuni.
Ciclul 3 se va baza pe ultimii doi ani de progrese științifice realizate de acest telescop de 10 miliarde de dolari, care a început să transmită date în 2022.
Unele dintre țintele din al treilea an ale JWST includ potențiale exoluni sau luni care înconjoară exoplanetele, exoplanete ei înșiși în legătură cu atmosferele lor, găurile negre supermasive și chiar galaxiile îndepărtate care au existat în zorii timpului. JWST va studia și structurile la scară largă din cosmos pentru a dezvălui detalii despre expansiunea accelerată a universului și energia întunecată, forța misterioasă care conduce o astfel de mișcare.
Legate de: După 2 ani în spațiu, telescopul James Webb a rupt cosmologia. Se poate repara?
Vânătoarea de exomoons este începută
Una dintre echipele suficient de norocoase pentru a avea timp cu JWST în timpul ciclului 3 va căuta luni în afara sistem solar. Acestea sunt cunoscute sub denumirea de luni extra-solare sau, pur și simplu, „exoluni”.
David Kipping, profesor asistent de astronomie la Universitatea Columbia, face parte din echipa care speră să găsească luni în jurul exoplanetei Kepler-167e în special. Acest gigant gazos are în jur de dimensiunea și masa lui Jupiter și este situat la 1.115 ani lumină de Pământ.
„Suntem încântați să primim una dintre propunerile noastre!” Kipping a declarat pentru Space.com. „Căutarea noastră exolună în jurul lui Kepler-167e a fost acceptată și este cea mai bună țintă pe care am avut-o vreodată pentru vânătoarea lunii”.
Până acum, exomoons s-au dovedit un subiect evaziv pentru astronomi, deoarece sunt vânați folosind aceeași tehnică de blocare a luminii folosită pentru a repera exoplanete în jurul stelelor. Cu toate acestea, această tehnică este destul de dificilă atunci când căutați lumi mari dincolo de Pământ – căutarea unor exoluni mici cu ea este o provocare imensă. Nu numai că exolunile ar bloca mult mai puțină lumină decât exoplanetele pe care o orbitează, dar ar trebui, de asemenea, să fie în poziția potrivită la momentul potrivit.
O exolună care este detectabilă ar trebui să orbiteze în jurul planetei sale exact în momentul în care acele planete traversează sau „tranzitează” fața stelei sale părinte pentru a ascunde puțină lumină atunci când este privită din punctul nostru de vedere în cosmos. Această obstrucție ar fi detectată de echipamentele oamenilor de știință, care le-ar permite să calculeze invers că o exoplanetă (sau potențial exolună) a dat naștere acesteia.
Kipping speră că, concentrându-se pe Kepler-167e cu NIRISS (Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph) de la JWST, el și echipa sa pot realiza prima detectare incontestabilă a unei exoluni. „Sperăm că acesta este doar începutul revoluției exomoon. Noi lumi care vor păstra cu siguranță câteva secrete remarcabile”, a spus Kipping.
Desigur, proiectele JWST Ciclul 3 GO includ, de asemenea, o mulțime de investigații care se concentrează pe exoplanetele înseși și nu doar pe potențialele lor luni. Aceasta include câteva care doresc să determine dacă unele exoplanete au condițiile necesare pentru a susține viața așa cum o cunoaștem noi.
Printre acele proiecte de locuibilitate a exoplanetelor se numără unul numit „Constraining the atmosfera of the terrestre exoplanet TOI-4481b”. Aceasta va folosi Instrumentul Mid-Infrared (MIRI) al JWST timp de 16 ore pentru a determina dacă o exoplanetă cu masa aproximativă a lui Jupiter, care orbitează în jurul unei stele la jumătate la fel de masivă decât soarele care se află la aproximativ 39 de ani lumină distanță, a fost capabilă să atârne. asupra atmosferei sale.
Rezultatul ar putea servi ca un prim pas în înțelegerea locuinței planetelor stâncoase și pentru a stabili dacă stelele de tip M, cunoscute și sub numele de pitice roșii, au planete terestre cu atmosfere semnificative. Acest lucru este important în căutarea vieții dincolo de Pământ, deoarece piticele roșii sunt cele mai comune stele din Calea lactee.
Căutând găuri negre supermasive
Astronomii cred pe scară largă că majoritatea galaxiilor mari ale universului nostru au găuri negre supermasive în inimile lor cu mase cât milioane sau chiar miliarde de sori. Unele dintre aceste găuri negre supermasive înghit în mod activ gaz și praf care le înconjoară în discuri de materie numite discuri de acreție.
Se crede că influențele gravitaționale ale acestor găuri negre monstruoase încălzesc materialul din acele discuri de acreție, determinându-le să emită radiații strălucitoare în spectrul electromagnetic și să creeze regiuni numite nuclei galactici activi (AGN). În plus, orice materie care nu este înghițită de gaura neagră poate fi canalizată către polii săi, unde este aruncată în aer ca jeturi de particule care călătoresc cu viteze apropiate de lumina. Când se întâmplă acest lucru, fenomenul este numit quasar.
Condițiile violente ale acestor evenimente fac din AGN și quasari cele mai strălucitoare obiecte din univers, adesea suficient de luminoase pentru a eclipsa lumina combinată a fiecărei stele din galaxiile din jurul lor. Înțelegerea noastră teoretică a găurilor negre supermasive a crescut de când Telescopul Event Horizon (EHT) a dezvăluit prima imagine a unei găuri negre, gaura neagră supermasivă din inima galaxiei Messier 87 (M87), în 2019.
Și misiunile din ciclul 3 ale JWST vor contribui și mai mult la această cunoaștere.
Programele de observare a găurilor negre supermasive din ciclul 3 JWST includ investigarea quasarelor din universul timpuriu și natura primelor găuri negre. Oamenii de știință speră să înțeleagă modul în care aceste găuri negre ar fi influențat creșterea galaxiilor de-a lungul a miliarde de ani.
Observațiile JWST ale găurilor negre supermasive din universul timpuriu ar putea, de asemenea, să dezvăluie modul în care acești titani cosmici au crescut până la mase uriașe pe care oamenii de știință le observă – înainte ca universul să fie vechi de 1 miliard de ani. La o astfel de întrebare se poate răspunde folosind MIRI pentru a investiga dacă un nor molecular gigant care a existat în urmă cu aproximativ 13,2 miliarde de ani s-ar fi putut prăbuși direct, dând naștere unei „sămânțe grele de găuri negre” care ar fi explicat un mecanism de creștere rapidă.
Xavier Calmet este un cercetător la Universitatea din Sussex care investighează intersecția dintre găurile negre și mecanica cuantică. El a declarat pentru Space.com că este deosebit de încântat să vadă JWST concentrându-se pe găurile negre supermasive și AGNS.
„Proiectele JWST Ciclul 3 sunt foarte interesante”, a explicat Calmet. „Având în vedere propriile mele interese de cercetare, sunt deosebit de nerăbdător să văd ce vom învăța despre găurile negre”.
Telescopul spațial James Webb merge mare
Unul dintre rolurile principale ale JWST este investigarea obiectelor din universul timpuriu. Puternicul telescop spațial are această capacitate deoarece expansiunea universului întinde lungimile de undă ale luminii de la obiecte îndepărtate pe măsură ce această lumină călătorește spre noi, mișcând lungimile de undă spre „capătul roșu” al spectrului electromagnetic.
Cu cât lumina a călătorit mai mult pentru a ajunge la noi, cu atât lumina a devenit mai deplasată spre roșu. Aceasta înseamnă că lumina care călătorește de aproximativ 12 miliarde de ani este extrem de deplasată spre roșu, până în regiunea infraroșu a spectrului electromagnetic și în afara domeniului vizibil pe care o putem vedea cu ochiul liber. Efectiv, lumina infraroșie este invizibilă pentru noi. Cu toate acestea, JWST este capabil să observe această lumină infraroșie și astfel ajută la investigarea primelor stele și a primelor galaxii, lucru pe care îl va face în continuare în 2025 cu mai multe proiecte GO Cycle 3.
Luz Angela Garcia este cosmolog la Universitatea ECCI din Columbia, care se concentrează asupra modului în care energia întunecată extinde cosmosul într-un ritm accelerat, ceea ce, la rândul său, ajută la investigațiile privind evoluția universului. Este deosebit de entuziasmată de proiectele GO care se vor uita la o eră a evoluției cosmice numită epoca reionizării, care a avut loc la aproximativ 500 de milioane de ani după Big Bang.
În această perioadă, atomii neutri de hidrogen care populează cosmosul au fost ionizați de radiații care le-au îndepărtat electronii și i-au lăsat ca hidrogen ionizat sau ioni de hidrogen. Studierea galaxiilor cu deplasare către roșu poate dezvălui mai multe despre această etapă crucială a evoluției cosmice, inclusiv despre modul în care primele galaxii au acționat ca sursă a acestei radiații ionizante.
„Unele dintre propunerile care îmi atrag interesul sunt „Înțelegerea formării galaxiilor în zorii cosmici”, „Vânturile galactice în universul timpuriu” și „Mort sau viu? Dezvăluirea naturii galaxiilor masive din Universul timpuriu”, a spus Garcia pentru Space. com. „Toate aceste proiecte acceptate caută să identifice și să caracterizeze galaxiile care sunt motoarele epocii reionizării.
„Majoritatea acestor propuneri se concentrează pe studierea proprietăților primelor galaxii din univers – sisteme cu deplasare către roșu foarte mare care au nevoie de confirmare spectroscopică”.
Acesta este doar vârful aisbergului ceresc când vine vorba de gama de subiecte pe care proiectele Ciclul 3 GO le vor acoperi. Între 2024 și 2025, astronomii vor antrena, de asemenea, telescoape pe stele îndepărtate pentru a înțelege mai bine fizica și populațiile stelare, precum și pentru a examina gazul care există între stele care pot deveni elementele de bază ale următoarei generații de stele și planete. Deși JWST a fost proiectat având în vedere studiul obiectelor îndepărtate, Ciclul 3 va vedea și observatorul folosit pentru a studia corpurile din propriul nostru sistem solar. Acestea vor include vânătoarea de surse de pene de gaz provenind de la luna Enceladus a lui Saturn, investigarea dinamicii inelelor lui Uranus și caracterizarea obiectelor de gheață care există în Centura Kuiper chiar la marginea sistemului solar.
Privind dincolo de Ciclul 3 JWST, apelul pentru propuneri GO pentru Ciclul 4 va fi lansat pe 1 august 2024, cu un termen limită stabilit pentru 16 octombrie anul acesta. Revizuirea Cycle 4 Telescope Allocation Committee (TAC) se va desfășura între 3 februarie și 12 februarie 2025, selecțiile fiind dezvăluite în jurul datei de 5 martie a anului viitor. Programele JWST Ciclul 4 GO vor începe apoi să facă observații ale cosmosului pe 1 iulie 2025.
O listă completă a programelor JWST din ciclul 3 acceptate este disponibilă pe Site-ul STScI.
Postat inițial pe Space.com.