اولین سال علوم خارق العاده تلسکوپ فضایی جیمز وب فاش شد



سالها عقب مانده از برنامه و میلیاردها دلار بیش از بودجه ، تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) معمولاً یک شوخی به نظر می رسد. از پروژه های طنز آمیز وب تا انتقادهای تندتر ، پروژه برجسته ناسا ، آژانس فضایی اروپا (آژانس فضایی اروپا) و آژانس فضایی کانادا یک هدف آسان است. با این حال بسیاری استدلال می کنند که این تأخیرها و نگرانی های بودجه صرفاً نشانگر دامنه بی سابقه و بلند پروازهای تلسکوپ است. هنگامی که امیدواریم در تاریخ 31 اکتبر راه اندازی شود ، بزرگترین و پیچیده ترین رصدخانه ای است که تاکنون به فضا ارسال شده است. JWST آماده خواهد بود تا انقلابی در درک ما از جهان از نشسته بلند آن در حدود 1.5 میلیون کیلومتری زمین ، خارج از مدار ماه ایجاد کند. اما واقعاً این تلسکوپ که دهه ها تلاش و هزینه را توجیه می کند ، از زمین خارج می کند؟

هفته گذشته فهمیدیم در تاریخ 30 مارس ، موسسه علوم تلسکوپ فضایی (STScI) در بالتیمور از پیشنهادهای انتخاب شده برای برنامه های مشاهده کننده عمومی (GO) برای سال اول JWST یا چرخه 1 رونمایی کرد. اینها بیشتر مشاهداتی است که تلسکوپ در چرخه 1 انجام خواهد داد ، همه چیز را از جستجوی جو در سیارات فراخورشیدی سنگی اطراف تا کاوش در کهکشان های اولیه جهان را در بر می گیرد. پروژه ها می توانند در این زمان سال آینده و با معرفی آینه غول پیکر 6.5 متری قطعه قطعه شده و سپر آفتاب چند لایه تلسکوپ پس از پرتاب و همچنین مرحله شش ماهه بعدی ابزارهای آن آغاز شوند.

پس از اتمام این کار مقدماتی ، مشاهدات چرخه 1 می تواند به درستی آغاز شود. بخشی از تحقیقات اولیه JWST – حدود 460 ساعت – بر برنامه های انتشار زودرس علوم (ERS) متمرکز خواهد بود که برای هدایت ابزارهای تلسکوپ از طریق مراحل آنها طراحی شده است. تقریباً 4000 ساعت به برنامه های نظارت بر زمان تضمین شده با زمان (GTO) اختصاص داده می شود که به دانشمندانی که در ساخت سخت افزار و نرم افزار JWST کمک کرده اند اعطا می شود. اما بیشتر زمان مشاهده در سال اول – تقریباً 6000 ساعت – به برنامه های GO ارائه می شود که توسط دانشمندان سراسر جهان برای استفاده از قابلیت های منحصر به فرد تلسکوپ ارائه شده است.

کنت سمباخ ، مدیر STScI ، که JWST و همچنین سلف پروژه ، تلسکوپ فضایی هابل را کار خواهد کرد ، گفت: “این واقعاً یک معامله بزرگ است.” “فرصت حضور در میان اولین پیشنهادات پذیرفته شده در یک رصدخانه کاملاً جدید که دارای پتانسیل انقلابی واقعی در نجوم است ، موضوعی است که جامعه مدتهاست در انتظار آن است. اینها مسیر یاب هستند ، انواع پیشنهادهای علمی که راه را برای رصدخانه در آینده هموار می کنند. “

تلسکوپ برای همه

توزیع کل زمان به طور هدفمند به بیش از تعداد ساعت در سال افزایش می یابد تا اطمینان حاصل شود که “نوشتن تلسکوپ” بیش از حد انجام می شود و هرگز کاری برای انجام دادن نخواهد داشت. دیوید آدلر ، رئیس گروه برنامه ریزی بلند مدت STScI ، گفت: کمبود برنامه هایی که منجر به رصدخانه خالی شد اشتباهی بود که در طی عملیات اولیه هابل در دهه 1990 رخ داد. زمان بندی JWST به دقت رقص می شود و به وی اجازه می دهد در برنامه های مختلف ضمن اشاره به مناطق خاص آسمان ، مشاهدات خود را انجام دهد. این توافق نامه اطمینان حاصل خواهد کرد که به طور مداوم به جلو و عقب نمی چرخد ​​، سوخت خود را از دست نمی دهد و باعث به وجود آمدن شتاب می شود ، که می تواند “گشتاور غیرضروری را روی تلسکوپ قرار دهد”.

این برنامه ها از علمی با تأثیر بالا تا مشاهدات مبتنی بر روند را شامل می شوند و توسط گروهی از دانشمندان در یک فرآیند دوسوکور انتخاب می شوند که از افشای اطلاعات مانند جنسیت پیشنهادها جلوگیری می کند ، که ممکن است تأثیر ناکافی در روند تصمیم گیری داشته باشد. . از حدود 1200 پیشنهاد دریافت شده ، هیئت ها 266 دانشمند را در 41 کشور انتخاب کردند و یک سوم آنها توسط زنان هدایت می شوند. حدود یک سوم کشورهای عضو ESA بودند – اروپا به عنوان یک شریک اصلی در JWST حداقل 15 درصد از زمان مشاهده تلسکوپ تضمین شده بود ، اما در نهایت 30 درصد – و 2 درصد از کانادا بودند. با این حال ، بیشتر پیشنهادها از طرف دانشمندان آمریکایی ارائه می شود.

برای به حداکثر رساندن بازدهی علمی ، کل زمان مشاهده تحت برنامه های مشاهده کننده عمومی چرخه 1 به زیر مجموعه های مختلف تقسیم می شود: 32 درصد برای کهکشان ها ، 23 درصد برای سیارات فراخورشیدی ، 12 درصد برای فیزیک ستاره ای و غیره تا 6 درصد. به خورشید اختصاص دارد. سیستم. در این دسته ها برنامه های کوچک (25 ساعت یا زمان مشاهده کمتر) ، برنامه های متوسط ​​(بیش از 25 تا 75 ساعت) و برنامه های بزرگ (بیش از 75 ساعت) وجود دارد. برخی از موارد اخیر به عنوان “برنامه های گنج” نیز دیده می شود ، که انتظار می رود مجموعه داده های گسترده ای را فراهم کند که زمینه تحقیقات بیشتری را برای بسیاری از محققان فراهم می کند.

در جهان

در تمام برنامه های General Obser ، بزرگترین جایزه به Ceyhan Kartaltepe از موسسه فناوری Rochester اختصاص یافت ، با 208.6 ساعت اختصاص به پیشنهاد COSMOS-Webb. کارتالتپه و همکارانش با برنامه خود قصد دارند هزاران کهکشان اولیه جهان را کشف کنند ، که همه آنها در طی یک میلیارد سال از انفجار بزرگ تشکیل شده اند. این کهکشان ها به قدری ضعیف هستند که به جز برخی مشاهدات هابل تاکنون ، از حوصله تحقیقات تلسکوپ بشریت خارج بوده اند. کارتالتپه می گوید: “واقعاً قابل مقایسه نیست.” “هابل جدا شده است ، اما به دلیل اندازه و حساسیت آن واقعاً محدود شده است. وب واقعاً تمیز خواهد شد و موارد بسیار ضعیف تری را پیدا خواهد کرد. “

این می تواند به ما کمک کند تا یک قسمت اساسی از تاریخ جهان را بشناسیم ، که به عنوان دوره ریونیزاسیون شناخته شده است ، یک دوره 400000 تا یک میلیارد سال پس از انفجار بزرگ ، جایی که اولین ستاره ها و کهکشان ها ظاهر شدند. کارتالتپه گفت: “ما فکر نمی کنیم که تصویب مجدد همزمان در همه جا اتفاق افتاده باشد.” “این در جیب یا حباب اتفاق افتاده است. این حباب ها به ساختار اصلی در مقیاس بزرگ جهان ملزم هستند. امیدواریم این ساختار را ترسیم کنیم. “

در جای دیگر ، ناتاشا باتالا از مرکز تحقیقات ایمز ناسا سومین برنامه توزیع زمان و بزرگترین برنامه فرا سیاره را برای پیشنهاد خود برای مطالعه جو دوازده سیاره فراخورشیدی به روشی که قبلاً ممکن نبود ، دریافت کرده است. این پروژه با بیش از 141.7 ساعت مشاهدات ، از آینه غول پیکر JWST برای مشاهده چگونگی عبور این جهان از میان ستارگان میزبان خود استفاده می کند و مانع عبور نور ستاره از مقابل آنها می شود و به محققان اجازه می دهد ترکیب اصلی و ساختار هر جو را بررسی کنند.

اعتقاد بر این است که جهان هایی که باتالا مشاهده خواهد کرد ، بین یک تا سه برابر بزرگتر از زمین ، فوق العاده زمینی و زیر نپتون هستند ، کلاس های سیارات JWST می توانند درک ما را تغییر دهند. وی گفت: “برای رسیدن به نقطه ای که ما به دنبال علامت های زیستی در سیاره های قابل سکونت هستیم که به طور بالقوه شبیه زمین هستند ، ما واقعاً باید انواع مختلف سیارات کشف شده را درک کنیم.” “این تنوع کامل شامل این ابرخاکی های عجیب و غریب است [and] زیر نپتون ، که به عنوان یکی از رایج ترین انواع سیارات در کهکشان برجسته شده است. ما واقعاً نمی دانیم آنها چیستند. کاوش این سیارات برای JWST فوق العاده مهم است. “

هدف محبوب دیگر این مطالعه ، TRAPPIST-1 است ، یک سیستم سیاره ای ترانزیتی در فاصله 40 سال نوری از زمین که تصور می شود شامل هفت جهان به اندازه زمین است که به دور یک ستاره کوتوله قرمز در حال چرخش هستند. محققان بر این باورند که برخی از جهان به طور بالقوه قابل سکونت هستند ، بنابراین برای درک بیشتر سیستم ، دو برنامه GTO JWST و سه برنامه GO تلسکوپ بر روی آن تمرکز می کنند. لورا کریدبرگ ، مدیر انستیتوی نجوم ماکس پلانک در هایدلبرگ ، آلمان ، رهبر یکی از برنامه های GO است. این پروژه برای تخمین درجه حرارت دومین جهان صمیمی ترین سیستم ، TRAPPIST-1c و جستجوی جو سیاره برای تقریباً 18 ساعت مشاهدات ، از JWST استفاده خواهد کرد.

اگرچه TRAPPIST-1c برای ادامه زندگی بیش از حد داغ در نظر گرفته می شود ، اما وجود جو حاکی از آن است که جهان های خنک تر و احتمالاً قابل سکونت در سیستم نیز ممکن است جو را بپذیرند. و تاکنون فقط JWST می تواند این داده ها را ارائه دهد. کریدبرگ گفت: “ما باید در مادون قرمز تماشا کنیم.” “زمین خیلی گرم است. شما باید یک تلسکوپ در فضا داشته باشید که سرد باشد [sufficient] پوشش طول موج JWST تنها تلسکوپی است که تاکنون ساخته شده است و می تواند این کار را انجام دهد. “

هیچ جا مثل خونه نمیشه

در منظومه شمسی خودمان نیز انتظار می رود قابلیت های JWST تحول آفرین باشد. Noemi Pinilla-Alonso از دانشگاه فلوریدا مرکزی قصد دارد با استفاده از این تلسکوپ 59 شیope ترانس نپتون (TNO) – اجساد خارج از مدار نپتون – را در یک کار مشاهده بی سابقه که نزدیک به 100 ساعت به طول انجامید ، مطالعه کند. JWST قادر خواهد بود مواد موجود در بدن ، مانند آب یا مواد آلی پیچیده را تشخیص دهد – چیزی که فقط برای 40 درخشان ترین TNO قبلاً امکان پذیر بود. پینیلا-آلونسو می گوید: “دانش گسترده ای که در مورد منظومه شمسی با JWST خواهیم داشت با آنچه در حال حاضر داریم قابل مقایسه نیست.”

همچنین برخی از برنامه های پرخطر وجود دارد که به رویدادهای درخشان متکی هستند که JWST می تواند به سرعت آنها را ردیابی کند ، که به عنوان اهداف فرصت شناخته می شوند. مارتین هماهنگ کننده از مرکز پرواز فضایی Goddard ناسا برنامه ای را اجرا می کند که امیدوار است بتواند یک جسم بین ستاره ای را که از منظومه شمسی عبور می کند مشاهده کند ، مانند Oumuamua در 2017 یا دنباله دار بوریسوف در سال 2019. و اگر در چند برابر فاصله زمین و خورشید ستاره ما ظاهر شود ، JWST باید بتواند آن را کشف کند – با Cordiner که رهبری این کار را بر عهده دارد. او می گوید: “هدف ، توصیف ترکیب شیمیایی” مانند آب و دی اکسید کربن است که به ما نگاهی به مواد سیستم سیاره ای دیگر می اندازد.

چنین برنامه هایی فقط انتخاب کوچکی از شاخ علوم فراوانی است که JWST کشف خواهد کرد. اما بیش از همه ، آنها شاخصی از نتایج تحول آفرین هستند که محققان می توانند از مردم انتظار داشته باشند و مردم باید از این تلسکوپ انتظار داشته باشند. در حال حاضر ، جهان باید منتظر راه اندازی موفقیت آمیز JWST باشد و امیدوار باشد که هر دستگاه مطابق انتظار کار کند تا این پنجره بزرگ به جهان باز شود. گانتر هاسینگر ، مدیر علوم ESA گفت: “با ایجاد همه این مکانیسم ها ، چند روز وحشت ایجاد خواهد شد.” و در حالی که بسیاری مشتاق هستند که توپ را در اسرع وقت به هم بزنند ، هیچ عجله ای رخ نخواهد داد – جوک هایی با هزینه JWST لعنت. هاسینگر می گوید: “صبور باشید و انگشتان خود را نگه دارید تا ما این ماشین زیبا را وارد مدار کنیم.”


منبع: khabar-nab.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*