Uno de los primeros objetivos de James Webb es Júpiter. Este es el por que

Los astrónomos que el mundo se acercan a la anticipación de la anticipación de la nueva ciencia que será posible una vez que el telescopio espacial James Webb, el telescopio espacial más poderoso del mundo, complete su puesta en marcha. Dado que el telescopio se lanzó el 25 de diciembre de 2021, ha desplegado su hardware en su configuración final, alcanzó su órbita final alrededor del sol, y se completó alineando sus espejos con su cámara principal, pero todavía hay pasos como la calibración de sus instrumentos a Ve antes de que esté listo para el uso científico.

Contenido

  • Todo un sistema para explorar.
  • Mirando hacia el infrarrojo
  • Probar los límites de Webb
  • ¿Por qué Júpiter proporciona tal reto?
  • Estudiar planetas en nuestro sistema solar y más allá.

Tan pronto como se complete la fase de puesta en servicio, que se ajusta a este verano, comenzarán las observaciones científicas. Y aquí es donde las cosas se hacen emocionantes, ya que las capacidades de alta sensibilidad e infrarroja del telescopio le permitirán observar objetos extremadamente distantes, incluso más débiles que los observados por los telescopios de espacio actuales como Hubble. Se iniciará en una nueva era de observaciones astronómicas y podría ayudar a investigar los temas tan amplios como la forma en que se formaron las primeras galaxias y si los planetas en otros sistemas de estrellas tienen atmósferas o no.

Se han elegido trece proyectos para probar las capacidades de este nuevo telescopio en sus primeros cinco meses de operaciones, y como puede imaginar, la competencia por la cual los proyectos deben obtener los primeros DIB en esta nueva herramienta fue feroz.

La mayoría de los 13 proyectos elegidos analizarán objetos distantes como agujeros negros o galaxias lejanas. Pero un proyecto se verá más cercano a la casa, en Júpiter, justo en nuestro patio trasero cósmico.

Para aprender sobre lo que los investigadores esperan descubrir sobre este gran y hermoso gigante de gas, y averiguar por qué se está utilizando un objetivo tan relativamente cercano para probar un telescopio tan poderoso, hablamos con Berkeley Astronomer Imke de Pater, líder del Júpiter. Equipo de observación.

todo un sistema para explorar

En comparación con los exoplanetas lejanos o incluso a los planetas gigantes de hielo más distantes en nuestro sistema solar, los astrónomos saben mucho sobre Júpiter. Tenemos tootes de datos sobre el planeta gracias a ambas observaciones de telescopios y misiones basadas en el suelo como Galileo, que orbitó el planeta hasta 2003, y Juno que aún está orbitando allí ahora.

Pero como suele ser el caso de la ciencia, cada pieza de datos que obtenemos sobre el planeta puede recaudar más preguntas. «Hemos estado allí con varias naves espaciales y hemos observado el planeta con HUBBLE y muchos telescopios a tierra en longitudes de onda a través del espectro electromagnético (desde las longitudes de onda UV a los medidores), por lo que hemos aprendido una cantidad tremenda sobre Júpiter en sí, su Atmósfera, interior y sus lunas y anillos «, dijo De Pater. «Pero cada vez que aprendes más, hay cosas que aún no entienden, por lo que siempre necesitas más datos».

Algunas de las preguntas abiertas más grandes que tenemos sobre Júpiter conciernen a su atmósfera, como cómo se mueve el calor entre las capas en la atmósfera, y cómo la atmósfera interactúa con la magnetosfera.

Pero el grupo solo no estará mirando a Júpiter en sí, perfeccionándole en detalles como el gran punto rojo (una tormenta turbulenta, tan grande que se puede ver como un lugar lo suficientemente grande como para engullir a toda la Tierra) y el Pole Sur del Planeta ( Con sus auroras distintivas). También estarán mirando todo el sistema joviano, incluidos los débiles anillos del planeta y sus lunas, incluidas IO y Ganymede.

Cada uno de estos objetivos es intrigante en su propio derecho, IO es el lugar más activo volcánicamente en el sistema solar, por ejemplo, y Ganymede es la única luna conocida por producir su propia magnetosfera. Tomado en su conjunto, el sistema Jovian es el lugar ideal para probar los límites de las capacidades de Webb.

mirando hacia el infrarrojo

Para ayudar a aprender sobre estos temas complejos, el grupo de De Pater se aprovechará de las capacidades infrarrojas de James Webb, que permiten a los investigadores mirar más profundamente en la atmósfera del planeta.

Esas capacidades hacen posible estudiar la atmósfera más allá de lo que sería posible al mirar en la longitud de onda de luz visible. «En el rango de longitud de onda visible, básicamente ves nubes», explicó ella. «En las longitudes de onda infrarrojas, puede sondear por encima de las nubes y debajo de las nubes, dependiendo de la longitud de onda. En diferentes longitudes de onda, puede ver diferentes altitudes en la atmósfera, dependiendo de la opacidad en la atmósfera (es decir, cuánta ‘luz’ se absorbe en la longitud de onda particular determina qué tan profundo puede mirar en el planeta) «.

Particularmente útil para esta investigación será la longitud de onda de infrarrojos medios, que se pueden ver utilizando el instrumento MIRI o infrarrojo medio de la Webb.

«La mayor ventaja es en las longitudes de onda de infrarrojos medio», explicó de Pater. «Podemos observar en algunas de estas longitudes de onda desde el suelo, pero la atmósfera de la Tierra es tan turbulenta que lo que nos ponemos en el suelo, no podemos calibrar las observaciones muy bien». Eso significa más incertidumbre en los datos; Un problema que se ve exacerbado por la radiación infrarroja de fondo en la Tierra.

Pero con un telescopio basado en el espacio como James Webb, no hay atmósfera y menos radiación de fondo para interponerse en el camino, y eso significa que los datos recopilados serán mucho más precisos. Además, WebB ofrece una estabilidad excepcional, lo que significa que puede apuntar a un objetivo y no vacilar, gracias a su posicionamiento en el espacio. Todo esto significa que puede recopilar algunos de los datos más precisos aún en Júpiter.

Prueba de los límites de Webb

Al evaluar las propuestas de cómo se podría utilizar James Webb, explicó DE PATER, el Comité decidió que los proyectos perseguirán primero quería ver las ideas de la comunidad de la astronomía sobre lo que podía hacer el telescopio. «Así que realmente buscaron proyectos que empujaron a Jwst a los límites», dijo. «Eso es lo que está haciendo nuestro proyecto».

Usarán los cuatro cuatro de los instrumentos de la Webb en diferentes combinaciones para diferentes objetivos en el sistema, para elegir diferentes características como volcanes, anillos y capas de la atmósfera del planeta.

El plan era observar a Júpiter, sus anillos y sus lunas IO y Ganymede, pero varios años después de que el equipo presentara su propuesta, surgió un problema inesperado, el telescopio era en realidad demasiado sensible para gran parte del trabajo planificado en Júpiter. «El telescopio era mucho más sensible de lo que esperaban, por lo que tuvimos que cambiar una serie de nuestras observaciones en Júpiter, y podemos hacer menos en Júpiter en sí mismo de lo que originalmente habíamos anticipado».

Pero el equipo aún sabía que podían obtener datos valiosos y encontrar formas de hacer el trabajo que querían. Cambiaron factores como qué filtros usarían y miraron los campos de visión más pequeños.

por qué Júpiter proporciona tal reto

La idea de que un telescopio es demasiado sensible puede parecer una contraintuitiva. Pero piense en eso como tomar una fotografía mientras se enfrenta al sol: todos los colores se agotan para que todo aparezca blanco y se lava y es difícil ver cualquier detalle. La luz que viene del sol es demasiado brillante, lo que lleva a una imagen sobreexpuesta.

Lo mismo sucede cuando se estudia los cuerpos astronómicos. Los planetas no emiten mucha luz en comparación con las estrellas, ya que no producen luz propia, pero simplemente reflejan la luz de sus estrellas. Eso hace que los planetas se denominaran mucho que las estrellas en general. Pero cuando está mirando pequeños detalles o buscando cuerpos aún más pequeños como lunas, o en detalles finos como los anillos, entonces la luz de un planeta puede crear deslumbramiento en los datos que está recolectando.

Ese es el gran desafío cuando se usa Webb para estudiar las lunas o anillos de Júpiter: tratando de permitir la luz del planeta para que estos pequeños objetos puedan verse en detalle. Júpiter es uno de los objetos más brillantes del cielo, por lo que esta no es una tarea fácil.

Afortunadamente, los astrónomos tienen mucha experiencia con observar anillos planetarios utilizando otras herramientas como el telescopio espacial HUBBLE. «Así que usamos ese conocimiento para las observaciones JWST», explicó de Pater. El equipo observará los anillos en diferentes «ángulos de rollo», lo que significa que los anillos se cambiarán a orientaciones ligeramente diferentes en el detector. Al observar los anillos en diferentes ángulos, pueden ver cómo cae la luz dispersa del planeta sobre los anillos. Entonces esta luz se puede restar, dejando solo la luz de los anillos.

estudiando planetas en nuestro sistema solar y más allá

El uso de Webb para estudiar Júpiter no es solo una forma de probar los límites de este nuevo telescopio. Estudiar planetas en nuestro propio sistema solar también puede ayudar a comprender los planetas fuera de nuestro sistema solar, llamados exoplanetas.

Uno de los objetivos grandes de la ciencia exoplaneta de hoy es ir más allá de identificar un planeta y estimar su tamaño o masa, y para construir una comprensión más completa al mirar si tiene una atmósfera.

!SE SUPO QUE UNO DE LOS PRIMEROS OBJETIVOS DEL TELESCOPIO JAMES WEBB ES JÚPITER POR QUÉ ?

Pero para entender planetas en sistemas distantes, ayuda a entender los planetas por nuestra cuenta. WebB estará mirando las atmósferas de gigantes de gas distante, que podemos compararnos con lo que conocemos de las atmósferas de Júpiter y Saturno.

Además, al utilizar Webb para estudiar Jupiter, el equipo de De Pater desarrollará un conjunto de herramientas que puedan ser utilizadas por otros en la comunidad de astronomía para estudiar otros planetas en nuestro sistema solar, y vislumbrar de lo que Webb podría poder descubrir ellos, incluidos los planetas lejanos intrigantes y raramente estudiados de Urano y Neptuno.

«Nuestro equipo desarrollará software que se puede utilizar para el sistema Jovian, pero también para el Sistema Saturn, para Urano y Neptuno. Y podemos mostrar a las personas lo que puede esperar según nuestras observaciones «, dijo De Pater. «Definitivamente es un pathfinder de esa manera».

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