กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ เปรียบเหมือนปาร์ตี้แห่งศตวรรษที่เลื่อนออกไปเรื่อย ๆ เนื่องจากความซับซ้อนที่แท้จริงและการอ่านที่ผิดปกติบางอย่างที่ตรวจพบในระหว่างการทดสอบการสั่นสะเทือนวันที่เปิดตัวกล้องโทรทรรศน์นี้ได้ถูกผลักกลับมาหลายครั้ง - คาดว่าจะมีการเปิดตัวในปี 2564 แต่ด้วยเหตุผลที่ชัดเจน ผ่านภารกิจ
เมื่อติดตั้งแล้ว JWST จะเป็นกล้องโทรทรรศน์อวกาศที่ทรงพลังที่สุดในการทำงานและชุดเครื่องมือขั้นสูงของมันจะเปิดเผยสิ่งต่าง ๆ เกี่ยวกับจักรวาลที่ไม่เคยมีมาก่อน กลุ่มคนเหล่านี้เป็นชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะซึ่งในตอนแรกจะประกอบด้วยดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ ในการทำเช่นนั้น JWST จะปรับปรุงการค้นหาดาวเคราะห์ที่น่าอยู่และในที่สุดก็เริ่มตรวจสอบผู้สมัครที่มีศักยภาพ
JWST จะทำสิ่งนี้ร่วมกับ Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) ซึ่งนำไปใช้กับอวกาศกลับมาในเดือนเมษายนปี 2561 ตามชื่อที่แนะนำ TESS จะค้นหาดาวเคราะห์โดยใช้วิธีการขนส่ง (aka Transit Photometry) ที่ซึ่งดาวถูกตรวจสอบเพื่อลดความสว่างเป็นระยะ - ซึ่งเกิดจากดาวเคราะห์ผ่านหน้าพวกมันเมื่อเปรียบเทียบกับผู้สังเกตการณ์
การสำรวจครั้งแรกของเวบบ์บางอย่างจะดำเนินการผ่านโครงการวิทยาศาสตร์ก่อนเผยแพร่ของผู้อำนวยการตามดุลยพินิจซึ่งเป็นทีมดาวเคราะห์นอกระบบที่ผ่านการเปลี่ยนแปลงที่ศูนย์ปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ของเวบบ์ ทีมนี้วางแผนที่จะทำการสังเกตการณ์สามแบบที่จะให้ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ใหม่และความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับเครื่องมือวิทยาศาสตร์ของเว็บบ์
ในฐานะที่เป็นจาค็อบบีนแห่งมหาวิทยาลัยชิคาโกผู้ร่วมวิจัยหลักในโครงการดาวเคราะห์นอกระบบ transiting อธิบายในการแถลงข่าวของนาซ่า:
“ เรามีสองเป้าหมายหลัก อย่างแรกคือการส่งชุดข้อมูลดาวเคราะห์นอกระบบจากเวบบ์ไปยังชุมชนดาราศาสตร์โดยเร็วที่สุด ข้อที่สองคือการทำวิทยาศาสตร์ที่ยอดเยี่ยมเพื่อให้นักดาราศาสตร์และประชาชนสามารถเห็นว่าหอดูดาวแห่งนี้มีประสิทธิภาพเพียงใด”
ในฐานะที่เป็น Natalie Batalha ของศูนย์วิจัย NASA Ames ผู้วิจัยหลักของโครงการได้เพิ่ม:
“ เป้าหมายของทีมของเราคือการให้ความรู้ที่สำคัญและข้อมูลเชิงลึกแก่ชุมชนทางดาราศาสตร์ซึ่งจะช่วยกระตุ้นการวิจัยดาวเคราะห์นอกระบบและใช้เวบบ์ให้เกิดประโยชน์สูงสุดในเวลาที่ จำกัด ”
สำหรับการสังเกตครั้งแรกของพวกเขา JWST จะรับผิดชอบในการจำแนกลักษณะบรรยากาศของดาวเคราะห์โดยการตรวจสอบแสงที่ผ่านเข้ามา สิ่งนี้จะเกิดขึ้นเมื่อใดก็ตามที่ดาวเคราะห์เคลื่อนผ่านหน้าดาวฤกษ์และแสงจะถูกดูดกลืนในช่วงความยาวคลื่นที่แตกต่างกันจะให้เงื่อนงำเกี่ยวกับองค์ประกอบทางเคมีของบรรยากาศ น่าเสียดายที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศที่มีอยู่ไม่ได้มีความละเอียดที่จำเป็นในการสแกนสิ่งที่เล็กกว่ายักษ์ก๊าซ
JWST, ด้วยเครื่องมืออินฟาเรดขั้นสูงของมันจะตรวจสอบแสงที่ลอดผ่านชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์นอกระบบแบ่งออกเป็นสเปกตรัมสีรุ้งจากนั้นอนุมานองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศตามส่วนของแสงที่หายไป สำหรับการสังเกตเหล่านี้ทีมโครงการได้เลือก WASP-79b ซึ่งเป็นดาวเคราะห์นอกระบบขนาดเท่าดาวพฤหัสซึ่งโคจรรอบดาวฤกษ์ในกลุ่มดาวเอริดานัสประมาณ 780 ปีแสงจากโลก
ทีมคาดว่าจะตรวจจับและวัดปริมาณน้ำคาร์บอนมอนอกไซด์และคาร์บอนไดออกไซด์ใน WASP-79b มากมาย แต่ก็หวังว่าจะพบโมเลกุลที่ยังไม่ถูกตรวจพบในชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์นอกระบบ สำหรับการสังเกตครั้งที่สองทีมจะเฝ้าสังเกต“ ดาวพฤหัสร้อน” ที่รู้จักกันในชื่อ WASP-43b ดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์ด้วยระยะเวลาน้อยกว่า 20 ชั่วโมง
เช่นเดียวกับดาวเคราะห์นอกระบบทั้งหมดที่โคจรรอบดาวฤกษ์ของพวกเขาอย่างใกล้ชิดยักษ์ก๊าซนี้ถูกล็อคไว้ด้านข้าง - ที่ด้านใดด้านหนึ่งหันหน้าไปทางดวงดาวเสมอ เมื่อดาวเคราะห์อยู่ด้านหน้าดาวฤกษ์นักดาราศาสตร์จะมองเห็นด้านหลังที่เย็นกว่าเท่านั้น แต่เมื่อมันโคจรรอบด้านที่ร้อนระอุก็ค่อย ๆ เข้ามาดู นักดาราศาสตร์จะสามารถสังเกตการเปลี่ยนแปลงเหล่านั้น (เรียกว่าเส้นโค้งเฟส) และใช้ข้อมูลเพื่อทำแผนที่อุณหภูมิของโลกเมฆและเคมีของบรรยากาศโดยการสังเกตดาวเคราะห์นี้อย่างครบถ้วนวงโคจรของมัน
ข้อมูลนี้จะช่วยให้พวกเขาตัวอย่างบรรยากาศสู่ความลึกที่แตกต่างกันและได้ภาพที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นของโครงสร้างภายในของดาวเคราะห์ ตามที่ระบุในถั่ว:
“ เราได้เห็นการเปลี่ยนแปลงที่น่าทึ่งและคาดไม่ถึงสำหรับโลกนี้ด้วยฮับเบิลและสปิตเซอร์ ด้วยเวบบ์เราจะเปิดเผยการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้อย่างละเอียดมากขึ้นเพื่อทำความเข้าใจกระบวนการทางกายภาพที่รับผิดชอบ”
สำหรับการสำรวจครั้งที่สามทีมของพวกเขาจะพยายามสังเกตดาวเคราะห์ที่กำลังผ่านการสะท้อนโดยตรง สิ่งนี้เป็นสิ่งที่ท้าทายอย่างมากเนื่องจากแสงของดาวฤกษ์สว่างมากขึ้นและบดบังแสงสลัวที่สะท้อนจากชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ วิธีหนึ่งในการจัดการกับสิ่งนี้คือการวัดแสงที่มาจากดาวเมื่อมองเห็นดาวเคราะห์และอีกครั้งเมื่อมันหายไปหลังดาว
โดยการเปรียบเทียบการวัดทั้งสองนี้นักดาราศาสตร์สามารถคำนวณว่าแสงมาจากดาวเคราะห์เพียงอย่างเดียวมากน้อยเพียงใด เทคนิคนี้ทำงานได้ดีที่สุดสำหรับดาวเคราะห์ที่ร้อนมากซึ่งส่องสว่างในแสงอินฟราเรดซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมพวกเขาจึงเลือก WASP-18b สำหรับการสำรวจนี้ - ดาวพฤหัสบดีร้อนที่ถึงอุณหภูมิประมาณ 2,900 K (2627 ° C; 4,800 ° F) ในกระบวนการพวกเขาหวังว่าจะกำหนดองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์
ในที่สุดการสังเกตเหล่านี้จะช่วยทดสอบความสามารถของ JWST และปรับเทียบเครื่องมือของมัน เป้าหมายสุดท้ายคือการตรวจสอบบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบที่อาศัยอยู่ได้ซึ่งในกรณีนี้จะรวมถึงดาวเคราะห์หินที่เรียกว่าดาวเคราะห์คล้ายโลกที่โคจรรอบมวลต่ำของดาวแคระแดงที่หรี่ลง นอกเหนือจากการเป็นดาวฤกษ์ที่พบมากที่สุดในกาแลคซีของเราดาวแคระแดงก็เชื่อว่าเป็นสถานที่ที่น่าจะพบดาวเคราะห์คล้ายโลกมากที่สุด
ในฐานะที่เป็น Kevin Stevenson นักวิจัยกับสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศและผู้ร่วมวิจัยหลักในโครงการอธิบาย:
“ TESS ควรค้นหามากกว่าหนึ่งโหลดาวเคราะห์ที่โคจรอยู่ในเขตเอื้ออาศัยของดาวแคระแดงซึ่งบางแห่งอาจอาศัยอยู่ได้จริง เราต้องการที่จะเรียนรู้ว่าดาวเคราะห์เหล่านั้นมีชั้นบรรยากาศหรือไม่และเวบบ์จะเป็นคนบอกเราหรือไม่ ผลลัพธ์จะไปไกลในการตอบคำถามว่าเงื่อนไขที่เอื้อต่อชีวิตเป็นเรื่องปกติในกาแลคซีของเราหรือไม่”
กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ จะเป็นหอสังเกตการณ์วิทยาศาสตร์อวกาศชั้นนำของโลกเมื่อนำไปใช้แล้วและจะช่วยให้นักดาราศาสตร์แก้ปริศนาในระบบสุริยะของเราศึกษาดาวเคราะห์นอกระบบและสังเกตช่วงเวลาที่เร็วที่สุดของจักรวาลเพื่อกำหนดว่าโครงสร้างขนาดใหญ่ของมันวิวัฒนาการมาอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป ด้วยเหตุนี้มันจึงเป็นที่เข้าใจได้ว่าเหตุใดองค์การนาซ่าขอให้ชุมชนทางดาราศาสตร์อดทนจนกว่าพวกเขาจะแน่ใจว่ามันจะประสบความสำเร็จ
เมื่อผลตอบแทนไม่ได้เป็นการค้นพบที่ล้ำลึกมันเป็นงานเดียวที่เรายินดีที่จะรอ ในขณะเดียวกันอย่าลืมตรวจสอบวิดีโอนี้เกี่ยวกับวิธีที่นักวิทยาศาสตร์ศึกษาบรรยากาศดาวเคราะห์นอกระบบความอนุเคราะห์จากสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศ:
