Das James-Webb-Weltraumteleskop hat uns bereits umgehauen, sagten Mitglieder des Missionsteams, aber das Beste kommt noch vom Observatorium.
„Wir haben eine Menge großartiger Arbeit, die aus dem Teleskop kommt“, Stephanie Milam James-Webb-Weltraumteleskop (JWST), stellvertretender Projektwissenschaftler für Planetenwissenschaften, sagte am Dienstag (14. März) dem Publikum auf der Southwest Conference and Festivals (SXSW) in Austin, Texas.
fügte Milam vom Astrochemie-Labor am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, hinzu.
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Heiß, neu veröffentlicht JWST-Bild des WR 124Und Ein seltsamer, massereicher Stern hat bereits das Zehnfache seiner eigenen Masse verloren Die SonneUnd ist ein Beispiel. Die Pracht des Bildes – aufgenommen im vergangenen Sommer, kurz nachdem das JWST seinen wissenschaftlichen Betrieb aufgenommen hatte – demonstriert, wie die Nah- und Mittelinfrarot-Instrumente des Teleskops in Kombination mit der überlegenen Optik seines 6,5 Meter breiten Spiegels fähig sind um Wissenschaftlern Details zu zeigen Die Astrologen hatten sie noch nie zuvor gesehen.
Im Fall von WR 124 zeigen Daten der Near Infrared Camera (NIRCam) und des Mid-Infrared Instrument (MIRI) die klumpige Struktur des Staubs, der WR 124 umgibt, wodurch Astronomen besser verstehen können, wie der Staub produziert wird. die Größe und Menge vorhandener Staubpartikel und wie Staub von anderen „Wolf-Rayet“-Sternen zum Gesamtstaubgehalt der Milchstraße beiträgt, der dann in die nächste Generation von recycelt wird Sterne Und Planeten.
„Ein Bereich, in dem wir wirklich viele neue Informationen erhalten, ist die Geburt von Stars“, sagte Milam bei der SXSW-Veranstaltung. „[We’re] Die Sternentstehung auf eine Weise zu verstehen, zu der wir nie zuvor in der Lage waren, mit dieser ganz neuen Sensibilität und Detailtreue, die wir vorher nicht hatten. Wir sehen nicht nur zu, wie Sterne entstehen unsere Galaxieaber auch in anderen Ländern Galaxien … und wir bekommen jetzt diese Details, die wir früher nur für unser Verständnis von Galaxien hatten, und wir expandieren jetzt in diese anderen Galaxien hinein Sein. Es ist wirklich eine aufregende Zeit, Teil dieses Feldes zu sein und zu verstehen, wie und wie unsere Sonne geboren wurde Das Sonnensystem entstandDas gibt uns einen ersten wirklichen Eindruck davon.“
Durch den Blick durch die staubigen Gaswolken, die Sternentstehungsregionen umgeben, die bei sichtbaren Lichtwellenlängen undurchsichtig sind, kann die Infrarotansicht von JWST diese wichtigen Details herauskitzeln. Aber Astronomen wollen nicht nur wissen, wie Sterne und Planeten entstehen; Sie wollen auch mehr darüber erfahren, wie sie sich entwickelt haben. Hier kommen die Beobachtungen von WR 124 ins Spiel – der Zentralstern, der aus den äußeren Schichten des Nebels auftaucht, hat eine 30-fache Masse unserer Sonne und wird schließlich als explodieren Supernova. JWST verspricht auch, dasselbe für Planeten zu tun.
Die Planeten unseres Sonnensystems sind ein Ausgangspunkt. „Wir werden das Sonnensystem mit dem James-Webb-Weltraumteleskop beobachten, und das haben wir getan“, sagte Milam. Tolle Fotos für MarsUnd der Jupiter Und Neptun Bereits veröffentlicht vom JWST-Team, plus Anmerkungen DART-Effekt auf dem Asteroiden Dimorphos im September 2022.
„Wir werden alles in unserem Sonnensystem, auf das JWST zeigen kann, aus der Nähe der Erde überwachen AsteroidenUnd KometenUnd interstellare Objektealle Planeten und ihre Trabanten in den Weiten unseres Sonnensystems, einschließlich unseres kleinen Lieblingsplaneten, PlutoEs kommt also noch mehr, sagte Milam.
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Außerhalb unseres Sonnensystems umkreisen noch mehr Planeten andere Sterne. mehr als 5.000 Exoplaneten Die bisher entdeckten Größen reichen von riesigen Riesen, die größer als Jupiter sind, bis hin zu kleinen Welten von der Größe des Mars. Allerdings ist das einfacher äußeren Planeten Zu studieren waren heiße Jupiter – Gasriesen Er umkreist seinen Wirtsstern in einem Umlaufradius von nur wenigen Millionen Meilen – weil er das stärkste Signal erzeugt.
Frühe Exoplaneten-Ergebnisse für JWST kamen auch von heißen Jupitern – zB WASP-39b, einem 700 Lichtjahre entfernten Riesenplaneten. Das James-Webb-Teleskop führt eine sogenannte Transitspektroskopie durch, bei der ein Teil des Lichts des Sterns die Atmosphäre eines Planeten passiert, wenn es das Gesicht seines Sterns passiert (sich bewegt). Dieses Licht wird von Molekülen in der Atmosphäre des Planeten absorbiert, und verschiedene Moleküle absorbieren Licht bei verschiedenen Wellenlängen. Das JWST-Spektrum der Atmosphäre von WASP-39b – das Absorptionslinien zeigt, die es Astronomen ermöglichen, die beteiligten Moleküle zu identifizieren – ist der bisher detaillierteste Blick auf die Atmosphäre eines Exoplaneten.
„Wir haben bereits gesehen, dass die JWST-Daten so gut und so genau sind, dass wir zusätzliche Moleküle in diesen fernen Atmosphären von Exoplaneten entdecken können, die wir wirklich nicht erwartet hatten“, sagte Knicole Colon von der NASA, die ebenfalls sprach der SXSW-Veranstaltung und stellvertretender Projektwissenschaftler des JWST für Exoplanetenforschung.
Ein solches Molekül, Schwefeldioxid, wurde in der Atmosphäre von WASP-39b durch photochemische Reaktionen erzeugt. Mit anderen Worten, durch die Einwirkung von Sonnenlicht auf Atome und Moleküle in der Atmosphäre.
„Wir dachten buchstäblich nicht, dass wir sehen könnten [the results of these chemical reactions] Colon sagte: Mit JWST. „Obwohl wir wussten, dass es ein großartiges Teleskop werden würde, [the detection of sulfur dioxide was] Immer noch viel besser als erwartet.“
Das bedeutet, dass mit den JWST-Studien und der Markierung von immer mehr Exoplaneten neue und aufregende Entdeckungen mit ziemlicher Sicherheit auf der Liste stehen werden, Entdeckungen, die Astronomen etwas über die Entstehung und Entwicklung dieser Planeten beibringen können. Das Gasgemisch in der Atmosphäre eines Planeten kann beispielsweise Aufschluss darüber geben, wie weit ein Planet von seinem Stern entfernt ist.
Vor JWST beschränkten sich Studien der Atmosphären von Exoplaneten auf heiße Jupiter, aber JWST hat nun begonnen, kleinere Atmosphären ins Visier zu nehmen. Erdgroße Planeten, Auch. Hinweise für Felsenwelten aus TRAPPIST-1 Das System zum Beispiel ist kontinuierlich, aber da diese Planeten viel kleiner als heiße Jupiter sind und einen schwachen roten Zwergstern umkreisen, würde es viel länger dauern, bis JWST Details aus ihrer Atmosphäre extrahiert, wenn sie eine hätten. In den nächsten Jahren könnten einige Ergebnisse von TRAPPIST-1-Planeten und anderen ähnlichen Welten jedoch die Art und Weise verändern, wie wir unseren eigenen Planeten betrachten. Land in einem kosmischen Zusammenhang.
„Wir stehen noch ganz am Anfang der Entschlüsselung aller Exoplanetendaten“, sagte Colón. „Wir wollen diese Systeme vergleichen und sagen: ‚Haben sie Ähnlichkeiten mit der Erde?'“ Ich bin gespannt, was wir über diese Planeten gelernt haben, die so groß sind wie wir. Es hat vielleicht nicht immer die gleiche Temperatur, es hat vielleicht keine Oberflächen mit flüssigen Ozeanen und all das, aber wir erwarten, mehr über die allgemeine Atmosphäre zu erfahren. Ist Wasser in der Atmosphäre? Gibt es Kohlendioxid? Gibt es irgendetwas, das uns vertraut ist, mit dem wir uns verbinden und in das wir uns beziehen können, um uns zu helfen, es besser zu verstehen? [whether] Gibt es da draußen ein anderes Leben? „
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Was auch immer diese Antworten sind, sie kommen, und die nächsten paar Jahre werden sehr aufregend sein, wenn JWST Entdeckungen macht, die schließlich zu historischen Wahrzeichen werden könnten.
„Die ersten zwei Jahre der Wissenschaft mit JWST werden die Tür zu riesigen neuen Fragen und Herausforderungen öffnen, die vor uns liegen, ob Leben auf einem anderen Planeten existieren kann oder nicht“, sagte Milam.
Ein weiteres Rätsel, das die Fantasie ebenso anregt wie die Suche nach bewohnbaren Exoplaneten, ist insbesondere das dunkle Universum Dunkle Materiedie mysteriöse Substanz, die für die in Galaxien und Galaxienhaufen beobachtete zusätzliche Gravitation verantwortlich ist, und dunkle EnergieDie unbekannte Kraft, die die Expansion des Universums antreibt.
„Wir denken, dass etwa 75 % des gesamten Energie-Materie-Gehalts im Universum dieses mysteriöse Ding ist, das wir dunkle Energie nennen, und weitere 20% „Ist diese andere mysteriöse Substanz namens Dunkle Materie?“, fragte Milam. Wenn Astronomen nicht wissen, was etwas ist, nennen wir es dunkel. Es ist erstaunlich … Hunderte von Milliarden Galaxien, Billionen von Sternen und unzählige Planeten, die alle nur etwa 5 % des gesamten Universums ausmachen. Und der Rest, die verbleibenden 95 %, wir wissen nicht, was es ist.
Dunkle Materie liegt in unsichtbaren Halos, die Galaxien umgeben, was Milam dazu veranlasst, dunkle Materie als das „Gerüst“ zu beschreiben, auf dem Galaxien sitzen.
„JWST wird uns helfen, dunkle Materie spezifisch zu identifizieren“, sagte Milam. „Indem wir untersuchen, wie sich Galaxien im Laufe der Zeit verändern, können wir mehr über Dunkle Materie erfahren.“
JWST wird nicht in der Lage sein zu erkennen, was dunkle Materie ist; Das ist Sache der Teilchenphysiker. Aber durch die Beobachtung des Verhaltens der Dunklen Materie um Galaxien herum werden Astronomen in der Lage sein, einige ihrer Eigenschaften einzuschränken, was Physikern helfen könnte, ihre Natur zu bestimmen. Forscher haben sich diese Frage gestellt, seit Vera Rubin in den 1970er Jahren zum ersten Mal die Existenz dunkler Materie identifizierte, und das James-Webb-Teleskop könnte Astronomen dabei helfen, einige große Fortschritte in unserem Verständnis zu machen.
In der Zwischenzeit kommen immer wieder neue Entdeckungen von JWST.
„Ich kann sagen, dass das Teleskop eine Menge großartiger Arbeit geleistet hat“, sagt Milam. „Wir haben eine Warteliste mit Pressemitteilungen für zukünftige Veröffentlichungen, also ist es eine sehr aufregende Zeit. Jede Woche veröffentlichen wir etwas, also bleiben Sie einfach dran und ich bin sicher, Sie werden begeistert sein.“
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