Naukowcy zdobędą wiedzę o obiektach wkraczających na nasze kosmiczne podwórko dzięki Kosmicznemu Teleskopowi Jamesa Webba

Reklama

czw., 04/21/2022 - 21:12 -- MagdalenaL

Do tej pory zauważono tylko dwa obiekty międzygwiezdne krążące po naszym Układzie Słonecznym, ale naukowcy sądzą, że istnieje ich znacznie więcej. Gdy kolejny zostanie odkryty, nowy, potężny Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba, należący do NASA, będzie mógł przeanalizować takiego przybysza. Webb pomoże astronomom poznać jego skład, historię formowania się i układ macierzysty. Po raz pierwszy naukowcy będą mogli z bliska i osobiście przyjrzeć się czemuś, co powstało poza naszym Układem Słonecznym.

Jednym z najbardziej ekscytujących odkryć w planetologii ostatnich lat jest odkrycie obiektów międzygwiezdnych przechodzących przez nasz Układ Słoneczny. Do tej pory astronomowie potwierdzili istnienie tylko dwóch z tych przybyszów z innych układów gwiezdnych - 1I/'Oumuamua w 2017 roku oraz 2I/Borisov w 2018 roku — ale uważa się, że istnieje ich znacznie więcej. Naukowcy mieli ograniczone możliwości badania tych obiektów po ich odkryciu, ale wszystko to ma się zmienić dzięki Kosmicznemu Teleskopowi Jamesa Webba NASA.

„Najwyższa czułość i moc Webba daje niespotykaną dotąd możliwość zbadania składu chemicznego tych obiektów i uzyskania istotnej wiedzy o ich naturze: skąd pochodzą, jak powstały i co mogą nam powiedzieć o warunkach panujących w ich macierzystych układach” - wyjaśnił Martin Cordiner, główny badacz programu Webb Target of Opportunity, mającego na celu zbadanie składu obiektu międzygwiazdowego. 

„Możliwość zbadania jednego z nich i poznania jego składu — aby naprawdę zobaczyć z bliska materiał z innego układu planetarnego — jest naprawdę niesamowitą rzeczą” - powiedział Cordiner, astrofizyk z Goddard Space Flight Center NASA w Greenbelt w stanie Maryland oraz z Katolickiego Uniwersytetu Ameryki. Pierwsze dwa wykryte obiekty międzygwiezdne były bardzo odmienne: Jeden z nich był bardzo podobny do komety, a drugi wręcz przeciwnie. Cordiner i jego zespół mają nadzieję dowiedzieć się, jak wyjątkowe były te obiekty i czy są one przedstawicielami szerszej grupy obiektów międzygwiezdnych.

Proces wykrywania

Astronomowie nieustannie monitorują różne źródła informacji — od amatorskich obserwatorów po profesjonalne obserwatoria — w nadziei na znalezienie kolejnego międzygwiezdnego przybysza. Kiedy taki obiekt zostanie wykryty po raz pierwszy, naukowcy nie będą od razu pewni, czy jest to obiekt międzygwiezdny. Aby to potwierdzić, będą potrzebowali dodatkowych obserwacji przez kilka dni, tygodni, a nawet miesięcy — w zależności od jego jasności.  

Po potwierdzeniu, iż obiekt pochodzi spoza Układu Słonecznego na podstawie jego „hiperbolicznej” orbity, i pewności, że nie pochodzi on z zewnętrznych części naszego Układu Słonecznego lub Obłoku Oorta, można obliczyć trajektorię obiektu na niebie. Jeśli trajektoria ta przetnie się z polem widzenia Webba, Cordiner i jego zespół przeprowadzą obserwacje.

Nauka

Zespół wykorzysta możliwości spektroskopowe Webba zarówno w zakresie bliskiej, jak i średniej podczerwieni, aby zbadać dwa różne aspekty obiektu międzygwiazdowego. Po pierwsze, używając spektrografu w bliskiej podczerwieni (NIRSpec), przeanalizują chemiczne ślady gazów uwalnianych przez obiekt, gdy wszelki obecny tam lód odparowuje pod wpływem ciepła naszego Słońca. Po drugie, za pomocą Instrumentu Średniej Podczerwieni (MIRI) będą obserwować pył wytwarzany przez obiekt — małe, mikroskopijne cząsteczki, większe ziarna, a nawet kamyczki, które mogą być unoszone z powierzchni i otaczać obiekt.

Dzięki wysokiej rozdzielczości spektralnej NIRSpec może wyodrębnić emisję poszczególnych gazów, co pozwoli zespołowi na wykrycie konkretnych cząsteczek, takich jak woda, metanol, formaldehyd, dwutlenek węgla, tlenek węgla i metan. MIRI, w średniej podczerwieni, jest bardziej dostrojony do widma ciepła wytwarzanego przez cząstki stałe, takie jak ziarna pyłu lub jądro obiektu.

Niezwykle cenne nowe odkrycia

W naszym własnym Układzie Słonecznym komety są lodowymi pozostałościami z okresu formowania się planet wokół Słońca, dzięki czemu mogą dostarczyć unikalnego wglądu w warunki chemiczne panujące w najwcześniejszej historii naszego Układu Słonecznego. Teleskop Jamesa Webba może po raz pierwszy dostarczyć równie ważnych informacji na temat składu chemicznego w procesie formowania się planet wokół innych gwiazd.

Astronomowie nie rozumieją dokładnie procesów chemicznych zachodzących podczas formowania się planet. Na przykład, w jaki sposób planeta powstaje z prostych składników chemicznych? Czy proces ten przebiega w ten sam sposób wokół wszystkich gwiazd? Czy jest coś szczególnego w sposobie formowania się planet wokół naszego Słońca, w porównaniu z tym, jak formują się one wokół innych gwiazd w innych częściach galaktyki? Jeśli naukowcy będą mogli uzyskać dowód warunków chemicznych panujących w innych układach planetarnych, obserwując obiekt międzygwiezdny i sprawdzając, z czego się składa, będą mogli uzyskać znacznie jaśniejszy obraz rzeczywistego składu chemicznego, jaki może panować w innych układach planetarnych.

Nowe możliwości dzięki Webbowi

Obiekty międzygwiezdne nie były wcześniej obserwowane w tych także ważnych zakresach długości fal bliskiej i średniej podczerwieni, więc możliwość nowych odkryć jest bardzo duża. Przy bilionach obiektów międzygwiezdnych krążących po galaktyce, zespół nie wie, co znajdzie, ale wie, że będzie to fascynujące.

„Dzięki Webbowi możemy prowadzić naprawdę interesujące badania przy znacznie mniejszych jasnościach i magnitudach” - wyjaśnia koleżanka z zespołu Cristina Thomas, adiunkt astronomii na Uniwersytecie Północnej Arizony. „Ponadto, nigdy wcześniej nie byliśmy w stanie obserwować obiektów międzygwiazdowych w tym przedziale podczerwieni. Otwiera to wiele możliwości dla różnych sygnatur składu, które nas interesują. To będzie dla nas wielki skarb!”

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba jest najważniejszym na świecie obserwatorium kosmicznym. Webb będzie rozwiązywał tajemnice naszego Układu Słonecznego, spoglądał w kierunku odległych światów wokół innych gwiazd oraz badał tajemnicze struktury i pochodzenie naszego wszechświata i naszego miejsca w nim. Webb jest międzynarodowym programem prowadzonym przez NASA wraz z jej partnerami, ESA (Europejską Agencją Kosmiczną) i Kanadyjską Agencją Kosmiczną.

Autor: 
Autorzy: Ann Jenkins, Christine Pulliam/ Tłumacz: Paula Dąbek
Źródło: 

https://webbtelescope.org/contents/news-releases/2022/news-2022-008?fbcl... /zdjęcie: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI), Frank Summers (STScI)

Reklama