چرا مشتری یکی از اولین اهداف تلسکوپ فضایی جیمز وب بود؟ & زومیت

ستاره شناسان سراسر جهان مشتاقانه منتظر پرتاب جیمز وب، قدرتمندترین تلسکوپ کهکشانی جهان هستند. این تلسکوپ که در 4 ژانویه 1400 پرتاب شد، روند باز شدن خود را به مرحله نهایی رساند، به مدار نهایی خود به دور خورشید رسید و آینه های خود را با دوربین اصلی خود هماهنگ کرد، اما همچنان مراحلی مانند کالیبراسیون ابزار برای استفاده علمی باقی مانده است.

مشاهدات علمی جیمز وب در تابستان امسال آغاز خواهد شد. در این مرحله است که همه چیز هیجان انگیزتر می شود. با توجه به حساسیت بالای تلسکوپ و توانایی مادون قرمز، رصد اجرام دور، به ویژه نمونه های سبک تر، که رصد آنها با استفاده از تلسکوپ های فضایی فعلی مانند هابل دشوارتر است، ممکن می شود. جیمز وب همچنین دوره جدیدی را در رصدهای نجومی رقم خواهد زد و به کشف موضوعاتی مانند شکل گیری اولین کهکشان ها و جو سیارات فراخورشیدی کمک می کند.

تکنسین های ناسا جیمز وب را با استفاده از جرثقیل بلند کردند و او را در اتاق تمیز مرکز فضایی گودارد ناسا در گرین بلت مریلند قرار دادند. جیمز وب قوی ترین تلسکوپ ساخته شده بود.

سیزده پروژه برای آزمایش توانایی های تلسکوپ جیمز وب در پنج ماه اول بهره برداری انتخاب شدند و همانطور که ممکن است حدس بزنید، رقابت برای اولین پروژه ها بسیار شدید بود. بیشتر پروژه ها بر روی اجرام دور مانند سیاهچاله ها و کهکشان ها تمرکز دارند. اما یک پروژه هدف نزدیک تری را انتخاب کرد: مشتری. اما چرا محققان این غول گازی را انتخاب کردند؟

برای بررسی سیستم را تکمیل کنید

در مقایسه با سیارات دوردست فراخورشیدی و حتی دورترین غول های یخی منظومه شمسی، اخترشناسان اطلاعات زیادی در مورد مشتری دارند. ما همچنین به لطف رصد تلسکوپ های زمینی و ماموریت های فضایی مانند گالیله که تا سال 2003 در مدار مشتری بود و کاوشگر جونو که هنوز در مدار است، اطلاعات زیادی در مورد بزرگترین جهان در منظومه شمسی داریم. . . اما مانند هر تحقیق علمی، هر داده مشتری که به دست می آوریم می تواند به پاسخ های بیشتری منجر شود. به گفته Emke Dipater، ستاره شناس برکلی و رئیس تیم رصد مشتری:

تاکنون با چند کاوشگر به مشتری سفر کرده ایم. ما همچنین سیاره را با استفاده از تلسکوپ فضایی هابل و تعداد زیادی تلسکوپ زمینی در طول موج های مختلف طیف الکترومغناطیسی (از طول موج فرابنفش تا نور) مورد مطالعه قرار دادیم. در نتیجه، ما چیزهای زیادی در مورد سیاره، جو آن، ساختار درونی آن، و همچنین قمرها و حلقه های آن آموخته ایم. اما هر چه داده های بیشتری به دست آورید، بیشتر باید یاد بگیرید.

تلسکوپ جیمز وب پس از پرتاب

برخی از بزرگترین سوالات در مورد مشتری به محیط زیست مربوط می شود. برای مثال، چگونگی انتقال گرما بین لایه‌های مختلف جو و نحوه تعامل جو سیاره با مگنتوسفر آن. محققان جزئیاتی مانند لکه قرمز بزرگ (طوفان بزرگ و متلاطم که به اندازه یک نقطه بزرگ به اندازه زمین دیده می شود) و قطب جنوب سیاره (با شفق های قطبی برجسته) را مشاهده می کنند. آنها همچنین منظومه قمری مشتری، از جمله حلقه ها و قمرهای آیو و گانیمد را مطالعه می کنند.

هر یک از این اهداف به نوبه خود بسیار جذاب هستند. برای مثال آیووا آتشفشانی ترین نقطه منظومه شمسی است و گانیمد تنها قمر شناخته شده ای است که مغناطیس کره خود را تشکیل می دهد. به طور کلی، منظومه مشتری مکان ایده آلی برای آزمایش محدودیت ها و قابلیت های تلسکوپ جیمز وب است.

از مادون قرمز استفاده کنید

تیم دی پاتر از قابلیت‌های فروسرخ تلسکوپ برای کمک به یادگیری موضوعات پیچیده استفاده می‌کند و به محققان این امکان را می‌دهد تا عمیق‌تر به جو مشتری نگاه کنند. این قابلیت ها اجازه می دهد تا محیط مشتری فراتر از طیف مرئی نور کاوش شود. به گفته دی پاتر:

ابرها در طیف نور مرئی قابل مشاهده هستند. اما در طیف مادون قرمز، قسمت بالایی ابرها و قسمت پایینی ابرها نیز بر اساس طول موج قابل تحلیل هستند. در طول موج های مختلف، بر اساس شفافیت جو می توانید ارتفاعات جوی متفاوتی را مشاهده کنید. به عنوان مثال، مقدار نور جذب شده در یک طول موج خاص نشان می دهد که تا چه حد به سیاره نفوذ می کند.

طول موج های فروسرخ مخصوصاً برای تحقیق مفید هستند و می توان آنها را با استفاده از ابزار وب مادون قرمز یا MIRI مشاهده کرد. به گفته دی پاتر:

طول موج های مادون قرمز متوسط ​​بیشترین مزیت را دارند. ما می توانیم برخی از این طول موج ها را از زمین مشاهده کنیم، اما جو زمین آنقدر آشفته است که نمی توانیم مشاهدات خوبی انجام دهیم.

مشاهدات زمینی مادون قرمز با مشکلاتی مانند موانع جوی همراه است. اما با تلسکوپ فضایی مانند جیمز وب، هیچ مانعی وجود ندارد و نور پس زمینه کمتری وجود دارد. در نتیجه داده های جمع آوری شده دقیق تر خواهند بود. علاوه بر این، این تلسکوپ وب دارای ثبات استثنایی است و به لطف موقعیت یابی دقیق خود در فضا، می تواند بدون نوسان به یک هدف خاص اشاره کند. همه اینها به این معنی است که تلسکوپ می تواند دقیق ترین داده های مشتری را جمع آوری کند.

محدودیت های وب را آزمایش کنید

به گزارش دیپوتر، در بررسی پیشنهادات برای استفاده از تلسکوپ جیمز وب، کمیته در مورد اولویت پروژه ها و استفاده از تلسکوپ تصمیم گیری می کند. دیپارتر گفت: «آنها به دنبال پروژه‌هایی هستند که بهترین استفاده را از جیمز وب ببرند.

دانشمندان از هر چهار ابزار تلسکوپ وب در ترکیب های مختلف برای اهداف مختلف در منظومه مشتری برای مطالعه ویژگی هایی مانند آتشفشان ها، حلقه ها و جو سیاره استفاده می کنند. طرح اصلی رصد مشتری مطالعه حلقه ها و قمرهای آیو و گانیمد بود. اما چند سال پس از تصویب اولین طرح، یک مشکل غیرمنتظره رخ داد. حساسیت تلسکوپ برای اکثر برنامه ریزی های مرتبط با مشتری بسیار زیاد است. اما محققان امیدوارند داده های ارزشمندی را به دست آورند. در نتیجه راه حل هایی پیدا کردند. آنها استانداردهایی مانند فیلترهای موجود را به زوایای دید کوچکتر تغییر دادند.

چرا بررسی مشتریان دشوار است

مشکل بیش از حد حساس بودن تلسکوپ ممکن است غیر منطقی به نظر برسد. اما می توان آن را با عکس گرفتن زیر نور خورشید مقایسه کرد. در این حالت، همه رنگ ها از بین رفته اند و همه چیز سفید به نظر می رسد، بنابراین دیدن جزئیات دشوار است. نور دریافتی از خورشید بسیار درخشان است و با نور شدید تصویری ایجاد می کند.

هنگام مطالعه اجرام نجومی نیز همین اتفاق می افتد. سیارات به اندازه ستارگان نور ساطع نمی کنند. زیرا آنها نوری از خود ندارند، بلکه نور ستارگان خود را منعکس می کنند. بنابراین سیارات به طور کلی کمتر از ستاره ها روشن هستند. اما هنگامی که به جزئیات کوچک نگاه می کنیم یا حتی به دنبال اجرام کوچکتر مانند قمرها و حلقه ها می گردیم، نور سیاره می تواند در جمع آوری داده ها اختلال ایجاد کند.

به طور مشابه، چالش کاوش قمرها یا حلقه های مشتری با استفاده از تلسکوپ جیمز وب است. مشتری یکی از درخشان ترین اجرام در آسمان شب است، بنابراین رصد آن کار ساده ای نیست. خوشبختانه، ستاره شناسان تجربه زیادی در رصد حلقه های سیاره ای به همراه ابزارهای دیگر مانند تلسکوپ فضایی هابل دارند. دی پاتر گفت: “ما از تجربیات گذشته برای مشاهده جیمز وب استفاده می کنیم.” محققان همچنین حلقه ها را در زوایای مختلف مشاهده کردند. با انجام این کار می توانید نحوه پراکندگی نور در حلقه ها را مشاهده کنید و سپس این نور را کاهش دهید تا حلقه ها روشن بماند.

کاوش در سیارات منظومه شمسی و موارد دیگر

استفاده از تلسکوپ وب برای ارزیابی مشتری تنها راه آزمایش قابلیت های این تلسکوپ جدید نیست. زیرا مطالعه سیارات منظومه شمسی به درک سیارات فراخورشیدی یا سیارات فراخورشیدی کمک خواهد کرد. یکی از اهداف بزرگ علمی در شناخت سیاره فراخورشیدی فراتر رفتن از شناسایی سیاره و تخمین اندازه یا جرم آن و دستیابی به درک کامل تری از ویژگی های جو سیاره است. شناخت سیارات در منظومه های دور نیز به درک سیارات منظومه شمسی کمک می کند. تلسکوپ وب جو غول‌های گازی دوردست را مطالعه خواهد کرد و سپس می‌توانیم این داده‌ها را با دانش خود از جو سیارات زحل و مشتری مقایسه کنیم.

علاوه بر این، با استفاده از تلسکوپ وب برای مطالعه مشتری، تیم دی پاتر در حال توسعه مجموعه ای از ابزارها هستند که سایر اعضای جامعه نجومی می توانند از آنها برای مطالعه سایر سیارات منظومه شمسی استفاده کنند. آنها همچنین بینش هایی در مورد قابلیت های وب مانند اکتشاف سیارات دورتر مانند اورانوس و نپتون ارائه می دهند. به گفته دی پاتر:

تیم ما در حال توسعه نرم افزاری است که می توانیم نه تنها برای مشتری بلکه برای اورانوس و نپتون نیز استفاده کنیم. ما همچنین می توانیم انتظارات را بر اساس مشاهدات نشان دهیم. این یافته ها قطعا کمک خواهد کرد.