NASAs Webb for at undersøge genstande på kirkegården i solsystemet

Ud over Neptuns kredsløb, en mangfoldig samling af tusindvis af dværgplaneter og andre relativt små genstande bor i en region kaldet Kuiperbæltet. Disse ofte uberørte rester fra vores solsystems dage med planetdannelse kaldes Kuiperbælt-objekter, eller trans-neptunske objekter. NASAs kommende James Webb-rumteleskop vil undersøge et udvalg af disse iskolde kroppe i en række programmer kaldet Guaranteed Time Observations kort efter dets opsendelse i 2021. Målet er at lære mere om, hvordan vores solsystem blev dannet.

"Dette er objekter, der er på kirkegården for solsystemets dannelse, " forklarede Cornell Universitys Jonathan Lunine, en Webb Interdisciplinary Scientist, som vil bruge Webb til at studere nogle af disse mål. "De er et sted, hvor de kan holde i milliarder af år, og der er ikke mange steder som det i vores solsystem. Vi ville elske at vide, hvordan de er."

Ved at studere disse kroppe, Lunine og hans kolleger håber at lære om, hvilke is der var til stede i det tidlige solsystem. Disse er de koldeste verdener til at vise geologisk og atmosfærisk aktivitet, så videnskabsmænd er også interesserede i at sammenligne dem med planeterne.

Kuiperbælteobjekter er meget kolde og svage, alligevel lyser de i infrarødt lys, som er på bølgelængder ud over, hvad vores menneskelige øjne kan se. Webb er specielt designet til at detektere infrarødt lys. For at studere disse fjerne objekter, videnskabsmænd vil hovedsageligt bruge en teknik kaldet spektroskopi, som opdeler lys i dets individuelle farver for at bestemme egenskaberne af materialer, der interagerer med det lys.

Et bredt sortiment

Indbyggerne i Kuiper bæltet kommer i forskellige former og størrelser. Nogle bor i par eller multipler, mens andre har ringe eller måner. De udstiller en bred vifte af farver, hvilket kan indikere forskellige dannelseshistorier eller forskellig eksponering for sollys.

"Nogle ser ud til at være rødere i farven, andre er mere blå. Hvorfor det?" sagde Heidi Hammel, en Webb Interdisciplinary Scientist for solsystemobservationer. Hun er også Vice President for Science ved Association of Universities for Research in Astronomy (AURA) i Washington, D.C. "Ved brug af Webb, vi vil være i stand til at få information om overfladekemi, som måske kan give os nogle fingerpeg om, hvorfor der er disse forskellige populationer i Kuiperbæltet."

Smidt ud af klubben

Mellem Jupiter og Neptun, og krydser kredsløbet om en eller flere af de gigantiske planeter, ligger en anden population af objekter kaldet kentaurer. Det er små solsystemlegemer, der er blevet kastet ud fra Kuiperbæltet. Ud over at observere aktuelle Kuiperbælt-objekter, disse Webb-programmer vil studere sådanne solsystemlegemer, der er blevet "smidt ud af klubben." Disse tidligere Kuiperbæltsobjekter har baner, der er blevet dramatisk forstyrret, bringer dem væsentligt tættere på solen.

"Fordi de krydser Neptuns baner, Uranus, og Saturn, kentaurer er kortlivede. Så de er typisk kun omkring 10 millioner år, " forklarede John Stansberry fra Space Telescope Science Institute i Baltimore, Maryland. Stansberry leder et andet hold, der vil bruge Webb til at studere Kuiperbælte-objekter. "På det tidspunkt, de har en interaktion med en af ​​de store planeter, der er meget stærk, og de bliver enten smidt i solen eller smidt ud af solsystemet."

En anden krop, som Webb vil studere, er Neptuns måne Triton. Den største af isgigantens 13 måner, Triton deler mange ligheder med Pluto. "Selvom det er Neptuns måne, vi har beviser, der tyder på, at det er et Kuiperbælteobjekt, der kom for tæt på Neptun engang i sin fortid, og den blev fanget i kredsløb omkring Neptun, " sagde Hammel. "Triton blev undersøgt af Voyager 2-sonden i 1989. Disse rumfartøjsdata vil give os en meget vigtig 'grundsandhed' for vores Webb-observationer af Kuiperbælts objekter."

Et udsnit af målene

Her er et lille udpluk af nogle af de snesevis af nuværende og tidligere Kuiperbælt-objekter, som Webb vil observere:

• Pluto og Charon:Dværgplaneten Pluto og dens største måne, Charon, er to af de mest kendte beboere i Kuiperbæltet. Pluto har en atmosfære, dis, og årstider. Den har geologisk aktivitet på overfladen og kan have et hav i dets indre. Ud over Charon, den er vært for fire andre måner:Nix, Hydra, Styx, og Kerberos. Webb-dataene vil supplere observationerne fra NASAs New Horizons-rumfartøj, da det fløj af Pluto-systemet i 2015.
• Eris:Næsten på størrelse med Pluto, Eris er den næststørste kendte dværgplanet i solsystemet. På det fjerneste punkt, mystiske Eris er mere end 97 gange så langt fra solen som Jorden er. På grund af dens afstand, det er svært at observere, men Webb vil fortælle videnskabsmænd en hel del om, hvilke slags is der er på overfladen.
• Sedna:Med sin dybe røde nuance, Sedna ligger faktisk ud over Kuiperbæltet. Det tager cirka 11, 400 år til at fuldføre en bane, og det fjerneste punkt i den meget aflange bane anslås at være 940 gange Jordens afstand fra solen.
• Haumea:Denne store, hurtigt roterende krop er ægformet, og videnskabsmænd vil gerne vide hvorfor. Ud over måner, det ser også ud til at have et ringsystem. med Webb, forskere håber at lære mere om, hvordan disse ringe er dannet.
• Chariklo:Den største kentaur, Chariklo er også den første asteroide fundet til at have et ringsystem. Det var det femte ringsystem fundet i vores solsystem - efter Saturn, Jupiter, Uranus og Neptun. Ringene menes at være mellem to og fire miles brede.

Et andet program, kaldet et mål for muligheder, vil observere et Kuiperbælteobjekt, der passerer foran en stjerne, hvis en sådan tilpasning skulle ske i løbet af de første to år af Webbs levetid. Kaldes en okkultation, denne type observation kan afsløre et objekts størrelse.

De få rumfartøjer, der har fløjet af Kuiperbælt-objekter, kunne kun studere disse spændende objekter i en meget kort periode. med Webb, astronomer kan målrette mod flere Kuiperbæltsobjekter over længere tid. Resultatet vil være ny indsigt i vores solsystems tidligste historie.

James Webb Space Telescope bliver verdens førende rumvidenskabelige observatorium, når det opsendes i 2021. Webb vil løse mysterier i vores solsystem, se ud over til fjerne verdener omkring andre stjerner, og undersøge de mystiske strukturer og oprindelsen af ​​vores univers og vores plads i det. Webb er et internationalt program ledet af NASA med dets partnere, ESA (European Space Agency) og Canadian Space Agency.