The Teleskop Angkasa James Webb seperti pesta abad yang terus ditangguhkan. Oleh kerana kerumitannya dan beberapa pembacaan tidak normal yang dikesan semasa ujian getaran, tarikh pelancaran teleskop ini telah ditolak berkali-kali - ia kini dijangka dilancarkan pada tahun 2021. Tetapi atas sebab yang jelas, NASA tetap komited untuk melihat ini misi melalui.
Setelah digunakan, JWST akan menjadi teleskop ruang angkasa yang paling kuat dalam operasi, dan rangkaian instrumennya yang canggih akan mengungkap hal-hal mengenai Alam Semesta yang belum pernah dilihat sebelumnya. Antaranya ialah atmosfera planet-planet suria ekstra, yang pada awalnya akan terdiri daripada raksasa gas. Dengan berbuat demikian, JWST akan memperhalusi pencarian planet yang dapat dihuni, dan akhirnya mulai memeriksa beberapa calon yang berpotensi.
JWST akan melakukan ini bersama dengan Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), yang dikerahkan ke angkasa pada bulan April 2018. Seperti namanya, TESS akan mencari planet menggunakan Kaedah Transit (aka Transit Photometry), di mana bintang dipantau untuk penurunan berkala yang berkala - yang disebabkan oleh planet yang melintas di hadapannya berbanding dengan pemerhati.
Beberapa pemerhatian pertama Webb akan dilakukan melalui program Ilmu Pelepasan Awal Discretionary Director - sebuah pasukan planet eksoplanet transit di pusat operasi sains Webb. Pasukan ini merancang untuk melakukan tiga jenis pemerhatian yang berbeza yang akan memberikan pengetahuan saintifik baru dan pemahaman yang lebih baik mengenai instrumen sains Webb.
Seperti yang dijelaskan oleh Jacob Bean dari University of Chicago, seorang penyelidik utama mengenai projek exoplanet transit, dalam siaran akhbar NASA:
"Kami mempunyai dua matlamat utama. Yang pertama adalah mendapatkan set data exoplanet transit dari Webb ke komuniti astronomi secepat mungkin. Yang kedua adalah dengan melakukan ilmu pengetahuan yang hebat supaya para astronom dan orang ramai dapat melihat betapa kuatnya balai cerap ini. "
Sebagai Natalie Batalha dari Pusat Penyelidikan Ames NASA, penyiasat utama projek itu, menambah:
"Matlamat pasukan kami adalah untuk memberikan pengetahuan dan pandangan kritikal kepada komuniti astronomi yang akan membantu menjadi pemangkin penyelidikan eksoplanet dan memanfaatkan Webb dengan sebaik-baiknya dalam masa terhad yang kami ada."
Untuk pemerhatian pertama mereka, JWST akan bertanggungjawab untuk mencirikan atmosfer planet dengan memeriksa cahaya yang melaluinya. Ini berlaku setiap kali planet melintas di depan bintang, dan cara cahaya diserap pada panjang gelombang yang berbeza memberikan petunjuk mengenai komposisi kimia atmosfera. Sayangnya, teleskop ruang angkasa yang ada tidak mempunyai resolusi yang diperlukan untuk mengimbas sesuatu yang lebih kecil daripada gergasi gas.
The JWST, dengan instrumen inframerah canggihnya, akan memeriksa cahaya yang melewati atmosfera eksoplanet, membelahnya menjadi spektrum pelangi, dan kemudian menyimpulkan komposisi atmosfera berdasarkan bahagian cahaya yang hilang. Untuk pemerhatian ini, pasukan projek memilih WASP-79b, sebuah eksoplanet berukuran Musytari yang mengorbit bintang dalam buruj Eridanus, kira-kira 780 tahun cahaya dari Bumi.
Pasukan ini mengharapkan untuk mengesan dan mengukur banyaknya air, karbon monoksida, dan karbon dioksida di WASP-79b, tetapi juga berharap dapat mencari molekul yang belum dapat dikesan di atmosfera eksoplanet. Untuk pemerhatian kedua mereka, pasukan akan memantau "Musytari panas" yang dikenali sebagai WASP-43b, sebuah planet yang mengorbit bintangnya dengan jangka waktu kurang dari 20 jam.
Seperti semua planet yang mengorbit bintang-bintangnya, gergasi gas ini terkunci pasang surut - di mana satu sisi selalu menghadap bintang. Apabila planet ini berada di hadapan bintang, para astronom hanya dapat melihat bahagian belakangnya yang lebih sejuk; tetapi ketika mengorbit, sisi panas yang panas perlahan-lahan kelihatan. Dengan memerhatikan planet ini secara keseluruhan dari orbitnya, para astronom dapat memerhatikan variasi tersebut (dikenali sebagai lengkung fasa) dan menggunakan data untuk memetakan suhu, awan, dan kimia atmosfera planet ini.
Data ini akan membolehkan mereka mengambil sampel atmosfer ke kedalaman yang berbeza dan memperoleh gambaran yang lebih lengkap mengenai struktur dalaman planet ini. Seperti yang dinyatakan oleh Bean:
“Kami telah melihat variasi dramatik dan tidak dijangka untuk planet ini dengan Hubble dan Spitzer. Dengan Webb kami akan mendedahkan variasi ini dengan lebih terperinci untuk memahami proses fizikal yang bertanggungjawab. "
Untuk pemerhatian ketiga mereka, pasukan akan berusaha memerhatikan planet yang sedang bergerak secara langsung. Ini sangat mencabar, memandangkan bagaimana cahaya bintang jauh lebih terang dan oleh itu kabur cahaya samar dipantulkan dari atmosfer planet. Salah satu kaedah untuk mengatasi ini adalah dengan mengukur cahaya yang datang dari bintang ketika planet ini dapat dilihat, dan sekali lagi ketika ia menghilang di belakang bintang.
Dengan membandingkan dua ukuran tersebut, para astronom dapat mengira berapa banyak cahaya yang datang dari planet ini sahaja. Teknik ini paling sesuai untuk planet yang sangat panas yang bersinar terang dalam cahaya inframerah, sebab itulah mereka memilih WASP-18b untuk pemerhatian ini - Musytari panas yang mencapai suhu sekitar 2,900 K (2627 ° C; 4,800 ° F). Dalam prosesnya, mereka berharap dapat menentukan komposisi stratosfera peleburan planet ini.
Pada akhirnya, pemerhatian ini akan membantu menguji kebolehan JWST dan menentukurkan instrumennya. Tujuan utamanya adalah untuk memeriksa atmosfera eksoplanet yang berpotensi dapat dihuni, yang dalam hal ini akan merangkumi planet berbatu (alias "seperti Bumi") yang mengorbit bintang kerdil merah yang berjisim rendah. Selain menjadi bintang yang paling umum di galaksi kita, kerdil merah juga dipercayai tempat paling mungkin untuk menemukan planet seperti Bumi.
Seperti yang dijelaskan oleh Kevin Stevenson, seorang penyelidik di Institut Sains Teleskop Angkasa dan penyelidik utama projek ini:
"TESS harus mencari lebih dari selusin planet yang mengorbit di zon-zon katai merah yang dapat dihuni, beberapa di antaranya sebenarnya boleh dihuni. Kami ingin mengetahui sama ada planet-planet tersebut mempunyai atmosfera dan Webb akan menjadi yang memberitahu kami. Hasilnya akan jauh untuk menjawab persoalan sama ada keadaan yang baik untuk kehidupan adalah perkara biasa di galaksi kita. "
The Teleskop Angkasa James Webb akan menjadi sebuah balai cerap sains angkasa terunggul di dunia setelah dikerahkan, dan akan membantu ahli astronomi menyelesaikan misteri di Sistem Suria kita, mengkaji eksoplanet, dan memerhatikan masa-masa awal Alam Semesta untuk menentukan bagaimana struktur berskala besarnya berkembang dari masa ke masa. Atas sebab ini, dapat difahami mengapa NASA meminta agar komuniti astronomi bersabar sehingga mereka yakin ia akan berjaya digunakan.
Apabila hasilnya tidak kurang dari penemuan baru, wajarlah kita menunggu. Sementara itu, pastikan untuk melihat video ini mengenai bagaimana saintis mengkaji atmosfer eksoplanet, berdasarkan Institut Sains Teleskop Angkasa:
