Společnost NASA James Webb Space Telescope (JWST), která byla zahájena v prosinci 2021 po třech desetiletích rozvoje a za cenu asi 10 miliard USD, je jednou z největších investic, jaké kdy byly v astronomii. Tato investice se již nesmírně vyplatila: dalekohled odhaluje neuvěřitelné nové podrobnosti o raném vesmíru, vzdálených galaxiích, potenciálně obyvatelných exoplanetech a dokonce i známých objektech v naší sluneční soustavě. JWST je nyní na vrcholu svého čtvrtého ročníku operací a vědci, kteří se snaží maximalizovat transformační vědu dalekohledu, odhalili další plánovaný průkopnický pozorování. To však přichází uprostřed rostoucí rozpočtové nejistoty v USA a obavy, že NASA by mohla být nucena snížit své vědecké financování – což by mohlo zahrnovat významné škrty JWST.
„Je to v provozu, bylo to plně pověřeno a vrací se neuvěřitelnou vědu,“ říká Paul Byrne, planetární vědec na Washingtonské univerzitě v St. Louis. „Webb je vlajkový program markýzy. Pokud musíme vůbec snížit, zdá se to jako absolutní„ vlastní cíl. ““
JWST se nachází 1,5 milionu kilometrů od Země, daleko za oběžnou dráhou měsíce. Zde může jeho obří zlaté zrcadlo vypadat neomezeno do vesmíru, chráněné slunečním svištěm velikosti tenisového soudu, které blokuje světlo a teplo naší hvězdy. To vše dává JWST bezprecedentní citlivost na některé slabé vteřiny světla, které nás oslovují Prvních několik set milionů let ve kterém První hvězdy byly zapálené a galaxie se spojily. Ale ne všechny úspěchy dalekohledu pocházejí z dosud z Avield – uctívač domů, zachytil první názory na Auroras z Neptunuvzat obrázky planet kolem jiných hvězd a pomohl vědcům Studujte sousední galaxie pro sondy limitů temné energie.
O podpoře vědecké žurnalistiky
Pokud se vám tento článek líbí, zvažte podporu naší oceněné žurnalistiky předplatné. Zakoupením předplatného pomáháte zajistit budoucnost působivých příběhů o objevech a myšlenkách, které dnes formují náš svět.
Každý rok se kosmický teleskop vědecký institut (STSCI) – který provozuje dalekohled – seznamuje stovky astronomů, aby pomohl vybrat si, kde by mělo být nasměrováno na putující oko JWST. 11. března STSCI oznámila Nejnovější dávka programů Vybral se pro příští rok pozorování JWST, Cycle 4, který probíhá od července 2025 do června 2026. Celkově vybral alokační výbor 274 programů z 2 377 předložených návrhů z 39 zemí – nadměrné poměr přibližně devíti k jednomu. Bylo uděleno asi 8 500 hodin pozorování času – nejvíce pro JWST.
Tato částka pro rekordy byla letos možná, protože na rozdíl od předchozích tří cyklů nemá cyklus 4 blok času vyhrazeného na dalekohledu pro vědce, kteří pomohli stavět JWST. „V cyklu 3 jsme přidělili přibližně 5 500 hodin času (zbytku astronomické komunity),“ říká Laura Watkins, vedoucí divize STSCI pro vědeckou politiku. „Tentokrát jsme byli schopni rozdat víc.“
Doba dalekohledu je rovnoměrně rozdělena napříč osmi podkategoriemi astronomie, včetně exoplanetové vědy, galaxií, sluneční soustavy a černých děr. Většina programů se uděluje na desítky hodin pozorování času na dalekohledu, ale větší programy mohou být uděleny více než 100 hodin. „Tři návrhy sluneční soustavy byly tentokrát úspěšné v největší kategorii,“ říká Watkins. „Byl to dobrý rok pro sluneční soustavu (věda).“
Jeden z těchto programů bude používat JWST Lov pro malé předměty na velikost kilometr, který oběžné dráhy za Neptunu, což nám poskytuje zásadní informace o množství materiálu ve vnější sluneční soustavě. Další velký program bude Podívejte se na Uranu a Neptunu A pokuste se nám lépe porozumět jejich záhadným magnetickým poli. „Bude to vlastně zmapovat magnetické pole,“ říká Heidi Hammel, astronom a planetární vědec na Asociaci univerzit pro výzkum v astronomii a člen programového týmu. Jedná se o první magnetické mapy vyrobené pro tyto dvě planety za téměř čtyři desetiletí, po kosmické lodi NASA Voyager 2 po flybovách každého světa na konci 80. let.
Také v naší sluneční soustavě, JWST Will vrhněte svůj pohled na Jupiter Provést poněkud ohromující kousek historického vyšetřování. Bude studovat plynovou gigantovou planetu pro známky dopadu, který zaujal svět v roce 1994, kdy kometa Shoemaker-Levy 9 narazil na planetu po rozpadu. Tato událost krátce zkazila Jupiterovu tvář s více než 20 obřími tmavými skvrnami, z nichž některé byly stejně velké jako Země. Astronomové je monitorovali pomocí dalekohledů včetně Hubble. JWST by měl být schopen detekovat vodu, oxid uhličitý a další sloučeniny pocházející z komelů, které stále víří kolem planety z minulého dopadu, což umožňuje vědcům lépe porozumět tomu, jak byly kometární trosky začleněny do Jupiteru a jak se obří světová atmosféra následně zotavila.
„Shoemaker-Levy 9 je dar, který neustále dává,“ říká Hammel, který vedl Hubbleovy pozorování dopadu komety z roku 1994. „Stále ji používáme k pochopení dynamiky Jupitera.“
Dalším velkým vítězem v cyklu 4 je White Tworf Science, studium hvězd, jako je naše slunce, které vyčerpaly veškeré palivo a zanechaly za sebou jen husté mrtvé hvězdné jádro. Bylo vybráno osm programů na těchto zajímavých objektech a Mary Anne Limbachová z University of Michigan je zapojena do pěti z nich. „Měli jsme skvělý cyklus,“ říká. „Jsem opravdu nadšený.“ Jeden z jejích programů prozkoumá, zda bílé trpaslíci by mohla podporovat obyvatelné planety. Odborníci si myslí, že planety mohou vydržet fázi na konci života, když se sluneční hvězda stane bílým trpaslíkem, ale není jasné, zda by klimentové podmínky mohly stále přetrvávat na skalnatých světech, jako je Země v zmenšené obytné zóně hvězdy, kde by mohla existovat tekutá voda. Limbach použije JWST k hledání skalnatých planet o velikosti Země v obyvatelných zónách dvou bílých trpaslíků hledáním infračervených zářech kolem těchto hvězdných mrtvol, které by mohly naznačovat přítomnost takových světů. „Pokud v jednom z těchto systémů existuje analog Země, měli bychom to vidět,“ říká. „A pokud je to na větší straně, měli bychom být schopni detekovat oxid uhličitý a možná i náznak ozonu.“
Jednou z nejtrvalejších tajemství, které dosud JWST objevil, byla podivná třída nevysvětlitelných galaxií v raném vesmíru. Volal malé červené tečky (LRD), vypadají velmi červené a kompaktní, což naznačuje, že by to mohly být extrémně husté shluky hvězd nebo možná narůstající supermassivní černé díry, které rostou do monstruhů, které se dnes nacházejí v centrech velkých galaxií. Taková je lákadlo LRD, že v cyklu 4 bylo vybráno půl tuctu samostatných programů, které je studovaly, z nichž jeden je veden Anthony Taylor z University of Texas v Austinu. Bude používat JWST sondu světlo pocházející z LRDS rozeznat, zda pochází z hvězd nebo z bílých hotových narůstajících disků, které obklopují krmení černých děr. „Opravdu upoutali pozornost každého,“ říká. „S JWST máme nástroje k útoku na tyto věci.“
Ale možná nejžhavější výzkumná oblast pro JWST se týká planet kolem chladných, slabých červených trpasličích (nebo trpasličích) hvězd, které jsou o něco menší než naše slunce. V některých ohledech jsou červní trpaslíci ideální cíle lovu planety, protože tvoří většinu hvězd v naší galaxii a světy, které mají, mají tendenci být snazší vidět skrze jejich relativně slabé hvězdné oslnění. Jeden takový červený trpasličí planetární systém, Trappist-1, má sedm světů o velikosti Země, z nichž několik jsou v obyvatelné zóně hvězdy. Je tu však úlovek: Červení trpaslíci jsou také náchylnější než naše slunce k dramatickým výbuchům hvězdné aktivity, které by mohly snadno odstranit planetární atmosféry, aby jinak vykreslily světské světy v podstatě neobyvatelné.
První pozorování od JWST našla na červených trpaslících méně atmosféry, než se očekávalo, možná výsledek nestabilního vztahu mezi těmito planetami a jejich hvězdou. V několika programech cyklu 4 bude JWST studovat více těchto světů při hledání jejich atmosféry. Jeden z těchto programů vedený Jacobem Lustig-Yaegerem z Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Will Podívejte se na šest planet kolem tří červených trpaslíků Ve snaze definovat „kosmické pobřeží“ toho, jak velké a daleko od své hvězdy musí být takové světy podporovat atmosféru. „Cílem prvního řádu je zjistit, které planety mají atmosféry a které ne,“ říká Lustig-Yaeger-ale cílem, jak dodává, je pomoci identifikovat cíle při hledání známek života v budoucnu JWST pozorující cykly. Většina, pokud ne všichni dobří kandidáti, se překládají, což znamená, že překračují tvář své hvězdy, jak je vidět ze Země – příznivá „podsvícená“ orientace, která může dojít k vidění více podrobností o jejich atmosféře.
Katherine Bennett z Johns Hopkins University mezitím použije JWST k hledání atmosféry na světě s názvem LTT 1445AB, který je ve 23 světelných letech pryč nejbližší známá známá skalní planeta prochází červeným trpaslíkem. Planeta je pravděpodobně příliš horká na to, aby podpořila život, ale stále by mohla být důležitým testovacím případem pro zlepšení našeho porozumění tomu, které světy mohou mít atmosféru. „Budeme moci sdělit složení i tloušťku, pokud existuje atmosféra,“ říká, a možná i povrchový tlak planety.
V březnu Jwst odhalil snímky Čtyři plynové obří planety Kolem větší hvězdy více podobné našemu slunci. Takové „přímé obrazy“ je těžké přijít kvůli tomu, jak slabé planety jsou proti jejich hvězdě, ale JWST si může všimnout velkých, teplých světů, které jsou dostatečně daleko od svého hvězdného hostitele. William Balmer ze STSCI, který tato pozorování vedl, povede další program v cyklu 4 Image další plynový gigant kolem nedaleké hvězdy To obíhá v podobné vzdálenosti Saturn kolem našeho slunce. Balmer doufá, že tam bude pozorovat amoniak, což by mohlo nabídnout poznatky o tom, jak funguje atmosféra planety. „Jsme opravdu zvědaví na to, jak chemie pracuje na těchto dalších planetách v jiných solárních systémech,“ říká; JWST může být také schopen vidět vodní mraky na planetě.
Všechny tyto programy představují jen malou zlomek nesmírné a rozmanité vědy JWST. Ačkoli z lidského hlediska je observatoř teprve nyní ve věku batole, JWST vstupuje do svého hlavního. Inženýři a vědci se konečně cítí obeznámeni s jeho jedinečnými schopnostmi a omezeními – proto Zvěsti o hrozících škrtech rozpočtu pro observatoř šokovalo astronomickou komunitu. „Je to ve své hlavní misi,“ říká Casey Dreier, vedoucí poradce pro vesmírnou politiku v neziskové organizaci pro advokacii Science Advocacy The Planetary Society. Křezy na spodní linii JWST „by mohly snížit jeho provozní kapacitu“, říká Dreier, což se zdá být nepochopitelné vzhledem k množství času a úsilí, které se stalo do budování a zahájení tohoto neuvěřitelného stroje.
Dopady rozpočtových tlaků se již pociťují jako součást rozsáhlého otřesu amerických federálních výdajů Trump Administration. Limbach říká, že vědci, kteří udělili čas pozorování na JWST, dostanou společnost STSCI financování, aby provozovaly své programy, které odpovídají asi 5 000 $ za hodinu. V cyklu 4 je však pravděpodobné, že nabízené financování bude více omezeno. „Obvykle, pokud máte program, kde je věda obzvláště obtížná, můžete požádat o další financování,“ říká. „Letos existuje pevný limit.“ Bez dostatečného financování „bylo by těžké udělat vědu s kvalitou, kterou jsme to dělali, protože nebudeme mít pracovní sílu,“ dodává. „Je tu spousta vědy, která bude vynechána.“
V předchozích cyklech astronomové do července nebo srpna zjistili, kolik finančních prostředků za své programy obdrží. Letos, více než kdy jindy, dojde k úzkostnému čekání na to. „Letos nikdo neví,“ říká Limbach. „Existuje spousta nejistoty.“
