Hoe de James Webb Space Telescope de astronomie in het eerste jaar veranderde

Toen Kerstmis vorig jaar naderde, kwamen astronomen en ruimteliefhebbers over de hele wereld bijeen om getuige te zijn van de langverwachte lancering van de James Webb Space Telescope. Hoewel het een opmerkelijk stuk techniek is, is de telescoop niet zonder controverses geweest – van het overschrijden van het budget en het achterlopen op schema tot de naamgeving van een voormalige NASA-beheerder die is beschuldigd van misdaden. Homofobie.

Ondanks de controverse rond de naamgeving en datum van de telescoop, is één ding dit jaar heel duidelijk geworden: de wetenschappelijke capaciteiten van JWST zijn opmerkelijk. De wetenschappelijke operaties begonnen in juli 2022 en het heeft astronomen al in staat gesteld nieuwe perspectieven te verwerven en mysteries te ontrafelen over een breed scala aan ruimtevaartonderwerpen.

Het meest directe doel van de JWST is een van de meest ambitieuze projecten in de moderne geschiedenis van de astronomie: het opnieuw bezoeken van enkele van de allereerste sterrenstelsels, die ontstonden toen het universum volledig nieuw was.

Omdat licht tijd nodig heeft om van de bron naar ons hier op aarde te reizen, door naar extreem verre sterrenstelsels te kijken, kunnen astronomen in feite terug in de tijd kijken om de oudste sterrenstelsels te zien die meer dan 13 miljard jaar geleden zijn gevormd.

Hoewel hij er was Enige controverse Astronomen debatteerden over de nauwkeurigheid van enkele van de eerste detecties van vroege sterrenstelsels – het JWST-instrument was niet volledig gekalibreerd, dus er was enige speelruimte over de exacte leeftijd van de meest afgelegen sterrenstelsels – recente bevindingen hebben het idee ondersteund dat de JWST sterrenstelsels had gedetecteerd van de eerste 350 miljoen jaar na de oerknal.

Dat maakt deze sterrenstelsels tot de oudste ooit waargenomen, en ze hadden enkele verrassingen, zoals dat ze veel helderder waren dan verwacht. Dit betekent dat er meer te leren valt over hoe sterrenstelsels in het vroege heelal zijn ontstaan.

Deze vroege sterrenstelsels worden geïdentificeerd met behulp van enquêtes en Diep veld foto’s, die Webb gebruikt om naar grote stukken lucht te kijken die op het eerste gezicht leeg lijken. Deze regio’s bevatten geen heldere objecten zoals de planeten van het zonnestelsel en bevinden zich ver van het centrum van onze melkweg, waardoor astronomen diep in de ruimte kunnen zoeken om deze extreem verre objecten te ontdekken.

JWST was voor het eerst in staat om koolstofdioxide in de atmosfeer van een exoplaneet te detecteren en heeft onlangs ook tal van andere verbindingen in de atmosfeer van WASP-39b gedetecteerd, waaronder waterdamp en zwaveldioxide. Dit betekent niet alleen dat wetenschappers de samenstelling van de atmosfeer van de planeet kunnen zien, maar ze kunnen ook zien hoe de atmosfeer interageert met het licht van de gastster van de planeet, aangezien zwaveldioxide ontstaat door chemische reacties met licht.

Leren over de atmosfeer van exoplaneten is cruciaal als we aardachtige planeten willen vinden en naar leven willen zoeken. Instrumenten van de vorige generatie konden exoplaneten identificeren en basisinformatie geven, zoals hun massa of diameter en hoe ver ze van hun ster verwijderd zijn. Maar om te begrijpen hoe het zou zijn op een van deze planeten, moeten we de atmosfeer kennen. Met behulp van gegevens van de JWST kunnen astronomen zoeken naar bewoonbare planeten ver buiten ons zonnestelsel.

Het zijn niet alleen de verre planeten die de aandacht van JWST hebben getrokken. Dichter bij huis is JWST gebruikt om planeten in ons zonnestelsel te bestuderen, waaronder Neptunus en Jupiter, en zal binnenkort ook worden gebruikt om Uranus te bestuderen. Door in het infrarode bereik te kijken, kon de JWST kenmerken identificeren zoals Jupiter’s aurora borealis en een duidelijk zicht op de Grote Rode Vlek. Bovendien betekent de hoge resolutie van de telescoop dat hij kleine objecten kan zien, zelfs tegen de helderheid van planeten in, zoals de zelden geziene ringen van Jupiter. Het legde ook het duidelijkste beeld vast van de ringen van Neptunus in meer dan 30 jaar.

Het andere grote onderzoek van JWST dit jaar was op Mars. Mars is de best bestudeerde planeet buiten de aarde en heeft in de loop der jaren vele rovers, orbiters en landers gehost. Dit betekent dat astronomen een redelijk goed begrip hebben van de samenstelling van de atmosfeer en beginnen te leren over het weersysteem. Mars is ook moeilijk te bestuderen met een gevoelige ruimtetelescoop als JWST omdat hij zo helder is en zo dichtbij. Maar deze factoren maakten het tot een ideale proeftuin om te zien waartoe de nieuwe telescoop in staat was.

JWST werd gebruikt Zowel camera’s als spectrumapparaten om Mars te bestuderen en de samenstelling van zijn atmosfeer te laten zien, die bijna exact overeenkomt met het model dat op basis van de huidige gegevens wordt verwacht, om aan te tonen hoe nauwkeurig de tools van JWST zijn voor dit soort onderzoek.

Een ander doel van JWST is om meer te weten te komen over de levenscyclus van sterren, die astronomen momenteel in grote lijnen begrijpen. Ze weten dat wolken van stof en gas knopen vormen die meer materiaal voor hen verzamelen en instorten om bijvoorbeeld protosterren te vormen, maar hoe dit precies gebeurt, heeft meer onderzoek nodig. Ze leren ook over de regio’s waar sterren worden gevormd en waarom sterren de neiging hebben zich in clusters te vormen.

JWST is vooral handig voor het bestuderen van dit onderwerp, omdat het met zijn infraroodinstrumenten door stofwolken heen kan kijken om de binnenste gebieden te zien waar zich sterren vormen. Recente foto’s tonen een bestand ontwikkeling van protosterren En je gooit de wolken weg en zoekt naar gebieden waar de sterren dicht zijn, zoals de beroemde ster pijlers van de schepping in de Adelaarsnevel. Door deze structuren in beeld te brengen verschillende golflengtenDe instrumenten van JWST kunnen verschillende kenmerken van stof- en stervorming waarnemen.

Over pijlers van creativiteit gesproken, een van de grootste erfenissen van JWST in de publieke opinie zijn de verbluffende beelden van de ruimte die het in beslag nam. Van internationale opwinding toen de eerste beelden van de telescoop in juli werden onthuld tot Nieuwe weergaven van beroemde bezienswaardigheden Net als de Columns zijn Web Images dit jaar overal geweest.

En ook geweldig Carina Nevel En de Eerste diepe veldAndere foto’s die de moeite waard zijn om je in een minuut af te vragen, zijn onder meer de met sterren uitgehouwen figuren van De TarantulanevelStoffige boomringen van Wolf-Rayet 140 dubbelsterEn de gloed van de andere wereld Jupiter in infrarood.

En de foto’s blijven komen: vorige week is er een nieuwe foto vrijgegeven waarop een gloeiend hart Het sterrenstelsel NGC 7469.

Dit is een jaar vol geweldige ontdekkingen en er komt nog meer aan.