Πώς το τηλεσκόπιο James Webb είναι «έτοιμο να βρει παράξενους και παράξενους κόσμους»

By | December 23, 2023

<span>Φωτογραφία: NASA/Reuters</span>” src=”https://s.yimg.com/ny/api/res/1.2/BD_17CBp5irXXzCzVU216Q–/YXBwaWQ9aGlnaGxhbmRlcjt3PTk2MDtoPTU3Ng–/https://media.zenfs.c. a79 8b6e3ceaf” data-src =” 8b6e 3ceaf”/></div>
</div>
</div>
<p><figcaption class=Φωτογραφία: NASA/Reuters

Υπάρχει ένας μακρινός κόσμος όπου οι κρύσταλλοι χαλαζία επιπλέουν πάνω από μια φουσκωμένη, διογκωμένη ατμόσφαιρα. Εξατμισμένοι κόκκοι άμμου, όχι σταγονίδια νερού, σχηματίζουν τα σύννεφα που γεμίζουν τον ουρανό του Wasp-107b, ενός πλανήτη 1.300 έτη φωτός από τη Γη.

Μετά υπάρχει ο GJ1214, ο πλανήτης της σάουνας. Με μάζα οκτώ φορές μεγαλύτερη από τη Γη, περιφέρεται γύρω από το μητρικό του άστρο σε απόσταση που είναι το ένα εβδομήντα της απόστασης μεταξύ της Γης και του Ήλιου και φαίνεται να καλύπτεται από μια παχιά, πυκνή ατμόσφαιρα που περιέχει μεγάλες ποσότητες ατμών.

Ή υπάρχουν οι γιγάντιοι πλανήτες του Νεφελώματος του Ωρίωνα στο μέγεθος του Δία που έχουν ανακαλυφθεί να επιπλέουν ελεύθερα στο διάστημα, παράξενοι κόσμοι που φαίνονται να είναι αδέσμευτοι σε οποιοδήποτε γονικό αστέρι – προς σύγχυση των αστρονόμων.

Αυτοί οι παράξενοι, απομακρυσμένοι πλανήτες δεν θα μπορούσαν να είναι πιο διαφορετικοί ή δραματικά διαφορετικοί μεταξύ τους – ωστόσο μοιράζονται ένα κοινό χαρακτηριστικό. Τα θαύματα του αποκαλύπτονται τώρα από το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST).

Το ρομποτικό αστεροσκοπείο 10 δισεκατομμυρίων δολαρίων, που ξεκίνησε την ημέρα των Χριστουγέννων του 2021, αλλάζει επί του παρόντος τις γνώσεις μας για τους πλανήτες του γαλαξία μας. «Χρειάστηκαν έξι μήνες για να τοποθετηθεί το τηλεσκόπιο και να λειτουργήσουν σωστά τα συστήματά του – που σημαίνει ότι το 2023 ήταν το πρώτο πλήρες έτος λειτουργίας του», δήλωσε η αστροφυσικός Dr Hannah Wakeford από το Πανεπιστήμιο του Μπρίστολ. «Τα αποτελέσματα ξεπέρασαν όλες τις προσδοκίες μας».

Το JWST αποτελείται από έναν επίχρυσο καθρέφτη 6,5 μέτρων. ένα αντηλιακό σε μέγεθος γηπέδου τένις. και μια σειρά από πολύπλοκα όργανα που ψύχονται σε θερμοκρασίες μόλις μερικούς βαθμούς πάνω από το απόλυτο μηδέν. Αυτά τα χαρακτηριστικά επιτρέπουν στο τηλεσκόπιο να παρατηρεί τους ουρανούς σε υπέρυθρη ακτινοβολία, αποκαλύπτοντας λεπτομέρειες του Σύμπαντος λίγο μετά τη γέννηση της Μεγάλης Έκρηξης, πριν από 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια, και εικόνες αστεριών που γεννιούνται σε σύννεφα σκόνης.

Ωστόσο, το JWST παρέχει στην επιστήμη ένα ακόμη δώρο – καθώς η υπέρυθρη ακτινοβολία αποδεικνύεται επίσης ιδανική για τη μελέτη εξωηλιακών πλανητών ή εξωπλανητών, όπως είναι γνωστοί οι κόσμοι που περιφέρονται γύρω από άλλα αστέρια. Με αυτόν τον τρόπο, το τηλεσκόπιο πυροδοτεί μια αστρονομική επανάσταση.

Για αιώνες, οι μόνοι πλανήτες που ήταν γνωστοί στους ανθρώπους ήταν οι λίγοι που μπορούσαμε να δούμε στο ηλιακό μας σύστημα. Ήταν όμως τυπική η οικογένεια Sun, αναρωτήθηκαν οι επιστήμονες; Υπήρχαν άφθονοι πλανήτες αλλού στον γαλαξία ή ήταν σπάνιοι; Αυτά τα ερωτήματα ήταν κρίσιμης σημασίας, επειδή το τελευταίο σενάριο – μια κοσμική έλλειψη πλανητών – θα σήμαινε ότι η εξωγήινη ζωή θα ήταν επίσης πιθανότατα σπάνια.

Το πρόβλημα για τους αστρονόμους ήταν το απλό γεγονός ότι τα αστέρια είναι πολύ φωτεινά, αλλά οι πλανήτες είναι πολύ μικρότεροι και πολύ πιο αμυδροί και δεν μπορούν να ανιχνευθούν δίπλα στους φωτεινούς ουράνιους γονείς τους. Μόλις στα τέλη του περασμένου αιώνα μια νέα γενιά καμερών υψηλής ευαισθησίας, που εγκαταστάθηκαν σε τροχιά τηλεσκόπια και παρατηρητήρια, μπόρεσαν να αναγνωρίσουν τις μικρές μειώσεις στη φωτεινότητα των εξωπλανητών καθώς περνούσαν μπροστά από τα αστέρια.

Μετά τις πρώτες παρατηρήσεις διέλευσης, οι ανακαλύψεις άρχισαν να πολλαπλασιάζονται δραματικά. Σήμερα, ο συνολικός αριθμός των παρατηρηθέντων εξωπλανητών είναι 5.566, σύμφωνα με το αρχείο εξωηλιακών πλανητών της NASA.

Το σημαντικότερο είναι ότι αρκετές εκατοντάδες βρίσκονται σχετικά κοντά στη Γη και είναι τώρα έτοιμοι για μελέτη με το JWST, λένε οι αστρονόμοι. Το Wasp-107b και τα σύννεφα χαλαζία του και οι αδίστακτοι κόσμοι του νεφελώματος του Ωρίωνα έχουν ήδη εξεταστεί μαζί με μια σειρά από άλλους εξωπλανήτες.

«Έχοντας βρει όλους αυτούς τους κόσμους, είμαστε τώρα στην τυχερή θέση να μπορούμε να τους μελετήσουμε λεπτομερώς, να αναλύσουμε την ατμόσφαιρά τους και ακόμη και να χαρτογραφήσουμε τα χαρακτηριστικά τους όταν πριν από τρεις δεκαετίες δεν γνωρίζαμε με βεβαιότητα αν υπήρχαν», είπε. αστροφυσικός καθ. Jayne Birkby, από το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης.

Ένας από τους πρώτους στόχους των αστρονόμων που χρησιμοποίησαν το JWST ήταν ο Trappist-1, ένα μικρό, δροσερό αστέρι του τύπου που είναι γνωστός ως κόκκινος νάνος. Σαράντα έτη φωτός από τη Γη, έχει μια οικογένεια επτά μικρών βραχωδών κόσμων, τρεις από τους οποίους βρίσκονται σε μια περιοχή γνωστή ως κατοικήσιμη ζώνη. Εδώ οι συνθήκες δεν είναι ούτε πολύ ζεστές ούτε πολύ κρύες για να εμποδίσουν το νερό να υπάρχει ως υγρό, μια θεμελιώδης απαίτηση για την άνθηση της ζωής, λένε οι αστροβιολόγοι.

Ωστόσο, η ανάλυση – χρησιμοποιώντας το JWST – δύο από τους πιο εσώτατους πλανήτες του άστρου, τον Trappist-1b και τον Trappist-1c, αποκάλυψε ότι δεν έχουν ατμόσφαιρα ή μόνο μια πολύ αμυδρή ατμόσφαιρα. Σχεδιάζονται περαιτέρω μελέτες JWST για το υπόλοιπο σύστημα. «Το σύστημα Trappist-1 εξακολουθεί να φαίνεται πολλά υποσχόμενο αν ψάχνετε για έναν κόσμο που θα μπορούσε να υποστηρίξει τη ζωή», δήλωσε ο αστρονόμος Δρ Jo Barstow από το Open University.

Ωστόσο, ένα ειδικό πρόβλημα επηρεάζει τις μελέτες για αστέρια όπως το Trappist-1. Οι κόκκινοι νάνοι είναι ακανόνιστοι. Αυτό μπορεί να μην φαίνεται σαν μια τελική κατάσταση, αλλά έχει σοβαρές επιπτώσεις, πρόσθεσε ο Barstow. «Ο δικός μας ήλιος έχει ηλιακές κηλίδες που σχετίζονται με έντονη ηλιακή δραστηριότητα, αλλά έχει σχετικά λίγες. Από την άλλη, το Trappist-1 έχει δεκάδες σημεία που αλλάζουν συνεχώς και αυτό καθιστά πολύ δύσκολη τη διαφοροποίησή τους από τα χαρακτηριστικά της ατμόσφαιρας ενός πλανήτη. Το σύστημα Trappist-1 δεν θα αποκαλύψει εύκολα τα μυστικά του».

Τελικά, οι αστρονόμοι που χρησιμοποιούν το JWST για να αναζητήσουν σημάδια εξωγήινης ζωής αναζητούν ένα σύνολο βιολογικών δεικτών γνωστών ως Big Four: οξυγόνο, διοξείδιο του άνθρακα, νερό και μεθάνιο. Η παρουσία του στην ατμόσφαιρα ενός εξωπλανήτη θα ήταν ένα ισχυρό σημάδι ότι υπάρχει κάποιο είδος ζωής εκεί.

«Ωστόσο, οι ακριβείς αναλογίες ποικίλλουν», είπε ο Birkby. «Η Γη έχει μια ατμόσφαιρα που περιέχει 21% οξυγόνο, αλλά θα ήταν πολύ διαφορετική πριν από 2,5 δισεκατομμύρια χρόνια, όταν υπήρχε πολύ λίγο οξυγόνο. Το κύριο γεγονός οξείδωσης – το οποίο συνέβη όταν τα κυανοβακτήρια στους ωκεανούς άρχισαν να παράγουν οξυγόνο μέσω της φωτοσύνθεσης – δεν είχε ακόμη ξεκινήσει. Ωστόσο, υπήρχε ακόμα ζωή στη Γη εκείνη την εποχή».

Μένει να δούμε τι θα κάνουν οι επιστήμονες για έναν κόσμο του οποίου η ατμόσφαιρα περιέχει όλα τα Big Four. «Σε τρέχουσες ποσότητες που μοιάζουν με τη Γη, θα ήταν δύσκολο να μην ενθουσιαστείς», πρόσθεσε ο Birkby.

Άλλοι, ωστόσο, εμφανίζονται επιφυλακτικοί. «Ακόμη κι αν έχουμε ένα τέλειο προφίλ αερίων και υδρατμών στην ατμόσφαιρα του εξωπλανήτη, εξακολουθούμε να κάνουμε μόνο έμμεσες μετρήσεις και το να πούμε ότι σίγουρα βρήκαμε ζωή με βάση αυτές είναι δύσκολο να δικαιολογηθεί», είπε ο Barstow.

«Ακόμη και αν ήσασταν 99% σίγουροι για τη δήλωση, θα εξακολουθούσε να υπάρχει μια ενοχλητική αμφιβολία ότι αυτό που παρατηρούσατε οφειλόταν σε μη βιολογικά φαινόμενα».

Η ζωή του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb υπόσχεται να είναι συναρπαστική – και μακρά. Η πτήση του JWST, με έναν πύραυλο Ariane 5, από την εξέδρα εκτόξευσης της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας στο Kourou, στη Γαλλική Γουιάνα, μέχρι τη σημερινή του θέση σε τροχιά γύρω από τον Ήλιο, ήταν σχεδόν τέλεια. Το παρατηρητήριο χρησιμοποίησε πολύ λίγο καύσιμο για να μετακινηθεί στην ακριβή θέση του στόχου – και αυτό σημαίνει ότι θα υπάρχει περισσότερο καύσιμο για να επιτρέψει στο τηλεσκόπιο να προσανατολιστεί για πολύ περισσότερο από το αναμενόμενο. Οι μηχανικοί του διαστήματος υπολόγισαν ότι η αναμενόμενη 10ετής διάρκεια ζωής του JWST θα μπορούσε να διπλασιαστεί.

«Από πολλούς τρόπους αυτά είναι πολύ καλά νέα», δήλωσε ο αστρονόμος καθηγητής Stephen Wilkins του Πανεπιστημίου του Sussex. «Θα είμαστε σε θέση να κάνουμε πολύ περισσότερη επιστήμη με αυτό τώρα. Ωστόσο, το τηλεσκόπιο θα αποσυντεθεί με τα χρόνια καθώς χτυπιέται από μετεωρίτες και κοσμικές ακτίνες. Αυτό θα υποβαθμίσει σιγά σιγά την απόδοσή του, επομένως πρέπει να το αξιοποιήσουμε στο έπακρο ενώ λειτουργεί σε σχεδόν ιδανικές συνθήκες».

Η ειδικότητα του Wilkins είναι η μελέτη των γαλαξιών και των μαύρων τρυπών. «Ωστόσο, νομίζω ότι η πιο συναρπαστική επιστήμη που θα γίνει από το JWST αφορά τους εξωπλανήτες», είπε. «Θα μάθουμε πολλά για τη χημεία της ατμόσφαιράς τους και θα ανακαλύψουμε μερικούς πολύ περίεργους και παράξενους κόσμους εκεί έξω. Είναι τρομερά συναρπαστικό.”

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *