นับตั้งแต่เริ่มโครงการครั้งแรกนักวิทยาศาสตร์รอคอยอย่างกระตือรือร้นในวันที่ กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ (JWST) จะใช้พื้นที่ ในฐานะผู้สืบทอดการวางแผน ฮับเบิล JWST จะใช้ความสามารถในการถ่ายภาพอินฟราเรดที่ทรงพลังเพื่อศึกษาวัตถุที่อยู่ไกลที่สุดในจักรวาล (เช่นการก่อตัวของกาแลคซีแห่งแรก) และศึกษาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะรอบดาวฤกษ์ใกล้เคียง
อย่างไรก็ตามมีการเก็งกำไรจำนวนมากและพูดคุยเกี่ยวกับเป้าหมายที่จะเป็น JWST ก่อน โชคดีที่ตามคำแนะนำของคณะกรรมการจัดสรรเวลาและการทบทวนทางเทคนิคอย่างละเอียดสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศ (STScI) ได้ประกาศเมื่อเร็ว ๆ นี้ว่า บริษัท ได้เลือกโปรแกรม“ ปล่อยเร็ว” สิบสามวิทยาศาสตร์ซึ่ง JWST จะใช้เวลาห้าเดือนแรกในการเรียน .
ในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่งของโครงการวิทยาศาสตร์รุ่นแรกของ JWST ผู้อำนวยการพิจารณา (DD-ERS) ดุลยพินิจเป้าหมายที่สิบสามเหล่านี้ได้รับเลือกจากกระบวนการตรวจสอบอย่างเข้มงวด ประกอบด้วยผู้ตรวจสอบ 253 คนจาก 18 มณฑลและสถาบันวิทยาศาสตร์ 106 แห่งเลือกจากข้อเสนอกว่า 100 ข้อ แต่ละโปรแกรมได้รับการจัดสรร 500 ชั่วโมงของเวลาในการสังเกตเมื่อระยะเวลาการว่าจ้าง 6 เดือนสิ้นสุดลง
ในฐานะที่เป็นเคนเซมบัคผู้อำนวยการสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศ (STScI) กล่าวในการแถลงข่าวของ ESA:
“เราประทับใจกับคุณภาพของข้อเสนอที่ได้รับ โปรแกรมเหล่านี้ไม่เพียง แต่สร้างวิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่เท่านั้น แต่ยังจะเป็นแหล่งข้อมูลที่ไม่ซ้ำใครสำหรับแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการสืบสวนของหอสังเกตการณ์พิเศษนี้ต่อชุมชนวิทยาศาสตร์ทั่วโลก… เราต้องการให้ชุมชนการวิจัยมีประสิทธิผลทางวิทยาศาสตร์ให้เร็วที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้ฉันรู้สึกยินดีที่สามารถอุทิศเวลาให้กับผู้อำนวยการของการสังเกตการณ์ทางวิทยาศาสตร์เหล่านี้ได้เร็วถึง 500 ชั่วโมง.”
แต่ละโปรแกรมจะพึ่งพาชุดเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์สี่ชุดของ JWST ซึ่งได้รับการสนับสนุนจากองค์การนาซ่าองค์การอวกาศยุโรป (ESA) และสำนักงานอวกาศแคนาดา (CSA) เหล่านี้รวมถึงสเปกโตรกราฟใกล้อินฟราเรด (NIRSpec) และเครื่องมืออินฟราเรดกลาง (MIRI) ที่พัฒนาโดย ESA เช่นเดียวกับกล้องใกล้อินฟราเรด (NIRCam) ที่พัฒนาโดย NASA และ STScI และ Imager ใกล้อินฟราเรด Slitless Spectrograph (NIRISS) พัฒนาโดย CSA
รายการสิบสามรายการที่ได้รับการคัดเลือก ได้แก่ "ผ่านกระจกมอง" ซึ่งจะขึ้นอยู่กับประสบการณ์ของชุมชนดาราศาสตร์ที่ใช้ ฮับเบิล เพื่อดำเนินการสเปกโทรสโกปีแบบสลิตเลสและการสำรวจก่อนหน้านี้เพื่อรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับการก่อตัวกาแลคซีและสื่ออวกาศจากยุคแรกสุดของจักรวาลจนถึงปัจจุบัน ผู้วิจัยหลัก (PI) สำหรับโปรแกรมนี้คือ Tommaso Treu จาก University of California Los Angeles
อีกประการหนึ่งคือโปรแกรม Cosmic Evolution Early Science (CEERS) ซึ่งจะทำการสำรวจที่ทับซ้อนกันเพื่อสร้างการสำรวจแบบเอกภพ การสำรวจครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อให้นักดาราศาสตร์มองเห็นแสงแรกที่มองเห็นได้ของจักรวาล (ประมาณ 240,000 ถึง 300,000 ปีหลังจากบิ๊กแบง) รวมถึงข้อมูลจากยุครีออนไลเซชัน (150 ล้านถึง 1 พันล้านปีหลังจากบิ๊กแบง) และช่วงเวลาที่กาแล็กซี่แรกก่อตัว PI สำหรับโปรแกรมนี้คือ Steven Finkelstein จาก University of Texas ที่ Austin
จากนั้นก็มีโปรแกรมวิทยาศาสตร์การปล่อยต้นกำเนิดชุมชน Transiting Exoplanet ซึ่งจะสร้างผลงานของ ฮับเบิลสปิตเซอร์และ เคปเลอร์ กล้องโทรทรรศน์อวกาศด้วยการสำรวจดาวเคราะห์นอกระบบ เช่นเดียวกับรุ่นก่อน ๆ นี้จะประกอบด้วยการตรวจสอบดาวเพื่อลดความสว่างเป็นระยะซึ่งเกิดจากดาวเคราะห์ที่ผ่านระหว่างพวกมันกับผู้สังเกตการณ์ (aka. Transit Photometry)
อย่างไรก็ตามเมื่อเทียบกับภารกิจก่อนหน้านี้ JWST จะสามารถศึกษาการผ่านหน้าดาวเคราะห์ในรายละเอียดที่ไม่เคยมีมาก่อนซึ่งคาดว่าจะเปิดเผยปริมาณเกี่ยวกับองค์ประกอบองค์ประกอบของบรรยากาศโครงสร้างและการเปลี่ยนแปลง โปรแกรมนี้ซึ่ง PI คือ Imke de Pater จาก University of California Berkeley จึงคาดว่าจะปฏิวัติความเข้าใจของเราเกี่ยวกับดาวเคราะห์การก่อตัวของดาวเคราะห์และต้นกำเนิดของชีวิต
นอกจากนี้ยังมุ่งเน้นไปที่การศึกษาดาวเคราะห์นอกระบบเป็นโปรแกรมการถ่ายภาพความคมชัดสูงของดาวเคราะห์นอกระบบและระบบดาวเคราะห์นอกระบบซึ่งจะมุ่งเน้นไปที่ดาวเคราะห์ที่ถ่ายภาพโดยตรงและดิสก์เศษดาวฤกษ์ อีกครั้งเป้าหมายคือการใช้ความสามารถที่เพิ่มขึ้นของ JWST เพื่อให้การวิเคราะห์รายละเอียดเกี่ยวกับโครงสร้างบรรยากาศและองค์ประกอบของดาวเคราะห์นอกระบบรวมถึงคุณสมบัติอนุภาคเมฆของดิสก์เศษซาก
แต่แน่นอนว่าไม่ใช่ทุกโปรแกรมที่อุทิศให้กับการศึกษาสิ่งต่าง ๆ นอกเหนือจากระบบสุริยะของเราดังที่แสดงโดยโปรแกรมที่จะมุ่งเน้นไปที่ดาวพฤหัสบดีและระบบ Jovian การเพิ่มการวิจัยดำเนินการโดย กาลิเลโอ และ จูโน ภารกิจ JWST จะใช้ชุดเครื่องมือเพื่อกำหนดลักษณะและจัดทำแผนที่ชั้นเมฆของดาวพฤหัสบดีลมการจัดองค์ประกอบกิจกรรมแสงออโรร่าและโครงสร้างอุณหภูมิ
โปรแกรมนี้จะเน้นไปที่ดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดของจูปิเตอร์ (aka. "Galilean Moons") และโครงสร้างวงแหวนของดาวเคราะห์ ข้อมูลที่ได้จาก JWST จะถูกใช้ในการสร้างแผนที่ของบรรยากาศของ Io และพื้นผิวของภูเขาไฟ, บรรยากาศที่บางเบาของ Ganymede, ให้ข้อ จำกัด เกี่ยวกับโครงสร้างทางความร้อนและบรรยากาศของดวงจันทร์, และค้นหาขนนกบนพื้นผิวของพวกมัน ในฐานะที่เป็น Alvaro Giménezผู้อำนวยการฝ่ายวิทยาศาสตร์ของ ESA ประกาศว่า:
“ มันน่าตื่นเต้นที่ได้เห็นการมีส่วนร่วมของชุมชนทางดาราศาสตร์ในการออกแบบและเสนอสิ่งที่จะเป็นโปรแกรมทางวิทยาศาสตร์ครั้งแรกสำหรับกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ เวบบ์จะปฏิวัติความเข้าใจของเราเกี่ยวกับจักรวาลและผลลัพธ์ที่จะออกมาจากการสำรวจก่อนหน้านี้จะเป็นจุดเริ่มต้นของการผจญภัยครั้งใหม่ที่น่าตื่นเต้นในทางดาราศาสตร์”
ในระหว่างการปฏิบัติภารกิจซึ่งจะใช้เวลาอย่างน้อยห้าปี (ยกเว้นการขยาย) JWST ยังจะกล่าวถึงหัวข้อสำคัญอื่น ๆ อีกมากมายในดาราศาสตร์สมัยใหม่ตรวจสอบจักรวาลเกินขอบเขตของสิ่งที่ฮับเบิลสามารถมองเห็นได้ นอกจากนี้ยังจะสร้างจากการสำรวจของฮับเบิลซึ่งตรวจสอบกาแลคซีซึ่งแสงถูกยืดออกเป็นความยาวคลื่นอินฟราเรดโดยการขยายตัวของอวกาศ
นอกเหนือจากการมองย้อนกลับไปอีกครั้งเพื่อทำแผนภูมิวิวัฒนาการของจักรวาลเวบบ์ยังจะตรวจสอบหลุมดำมวลมหาศาล (SMBH) ที่อยู่ในใจกลางของกาแลคซีขนาดใหญ่ที่สุดเพื่อจุดประสงค์ในการได้รับการประมาณค่ามวลที่แม่นยำ สุดท้าย แต่ไม่ท้ายสุด Webbwill มุ่งเน้นไปที่การกำเนิดของดาวดวงใหม่และดาวเคราะห์ของพวกเขาโดยเริ่มต้นมุ่งเน้นไปที่โลกขนาดใหญ่ของดาวพฤหัสแล้วเปลี่ยนโฟกัสเพื่อศึกษาซุปเปอร์เอิร์ ธ ขนาดเล็กลง
John C. Mather นักวิทยาศาสตร์อาวุโสโครงการสำหรับ JWST และนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์อาวุโสที่ศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดของนาซ่าแสดงความกระตือรือร้นต่อโปรแกรมที่เลือกเช่นกัน “ ฉันตื่นเต้นที่ได้เห็นรายการเป้าหมายที่น่าสนใจที่สุดของนักดาราศาสตร์สำหรับกล้องโทรทรรศน์เวบบ์และกระตือรือร้นอย่างยิ่งที่จะเห็นผลลัพธ์” เขากล่าว “ เราคาดหวังอย่างเต็มที่ว่าจะพบกับสิ่งที่เราพบ”
เป็นเวลาหลายปีที่นักดาราศาสตร์และนักวิจัยรอคอยอย่างใจจดใจจ่อเมื่อวันที่ JWST เริ่มรวบรวมและปล่อยข้อสังเกตแรก ด้วยความเป็นไปได้มากมายและการรอคอยที่จะค้นพบการติดตั้งของกล้องโทรทรรศน์ (ซึ่งมีกำหนดในปี 2562) เป็นเหตุการณ์ที่ไม่สามารถมาได้เร็วพอ!
