Hubble baner videnskabelige veje for James Webb Space Telescope

NASAs Hubble-rumteleskop hjælper med at identificere potentielle himmelmål for James Webb-rumteleskopet gennem en række forberedende videnskabelige observationer, der skal afsluttes, før Webb er klar til at foretage sine egne observationer.

Dette forberedende videnskabsprogram begyndte i 2016 som svar på astronomernes ønske om at bruge Hubble-observationer til at sætte scenen for Webb. Programmet markerede første gang, at astronomer blev opfordret til at indsende videnskabelige forslag til Hubble-observationer, der kunne bane vejen for Webbs egne observationer. Indtil nu, 40 forslag er godkendt.

Ved at bruge flere observatorier til at analysere de samme objekter kan man identificere aspekter af disse objekter, som det ikke er muligt at bruge et observatorium alene. Hubble blev designet til primært at observere universet gennem synligt lys (selvom det også er i stand til at se ind i det ultraviolette og nær-infrarøde), mens Webb er specielt designet til at observere universet i infrarødt lys, gennem både direkte billeddannelse og spektroskopi. Spektroskopi måler lysspektret, som videnskabsmænd analyserer for at bestemme fysiske egenskaber ved det, der bliver observeret, inklusive temperatur, masse, og kemisk sammensætning.

Adskillige forberedende videnskabelige forslag i programmet lover at bruge Hubble til at levere observationsdata, som Webb ikke er designet til at indsamle. Hubble er i stand til at se dele af spektret af synligt lys, som Webb ikke er i stand til at observere, og så det kan udfylde potentielle observationshuller. For eksempel, Hubble kan undersøge exoplaneter i lys over det fulde elektromagnetiske spektrum, der er tilgængeligt for den, med vægt på de ultraviolette og blå bølgelængder. Sammen med Webbs infrarøde muligheder, begge teleskoper vil levere et mere komplet billede af exoplanetsystemerne.

Andre forslag har et mål om at bruge Hubble til at bære noget af arbejdsbyrden for Webb, giver astronomer mulighed for at bruge deres observationstid med Webb mere effektivt. Astronomer kunne bruge Hubble til at undersøge flere mål og bestemme den bedste strategi for Webb til at udføre yderligere analyser. Afhængigt af de data, Hubble returnerede, astronomer ville vide at observere mål med Webb i en bred vifte af infrarøde bølgelængder eller at fokusere på mindre bølgelængdeområder, dermed give dem et bedre udgangspunkt for deres egne observationer.

Hubble og Webb:Undersøgelse af protoplanetariske diske

Et specifikt forberedende videnskabsforslag blev indsendt af et hold videnskabsmænd ledet af Elena Sabbi, en astronom ved Space Telescope Science Institute i Baltimore, Maryland. Sabbi og hendes team bruger Hubble til at undersøge de unge, massiv stjernehob Westerlund 2, ligger omkring 20, 000 lysår fra Jorden i stjernebilledet Carina. De har brugt et år på at observere klyngen og planlægger at observere den i yderligere to år med Hubble.

Et af de primære videnskabelige mål for Webb er at observere fødslen af ​​stjerner og protoplanetariske systemer, og Sabbis observationer lover at katalogisere hundredvis af potentielle mål, som Webb kunne følge op på. Sabbi og hendes team bruger Hubble til at lede efter binære stjerner i deres tidligste udviklingsstadier, hvor de sandsynligvis er omgivet af protoplanetariske skiver - skiver af tæt gas og støv, der omkranser nydannede stjerner og til sidst smelter sammen til planeter.

Binære stjernesystemer indeholder to stjerner i kredsløb omkring et fælles centralt punkt, og nogle af disse systemer har vist sig at være vært for planeter. Astronomer forsøger stadig at forstå, hvordan planeter dannes og udvikler sig i et sådant miljø. Sabbi sagde, at Westerlund 2's ungdom gør det til en fremragende kandidat til at forstå dette, fordi en klynge ældes, binære stjerner adskilles ofte og udstødes fra hoben. Holdets første års observationer viste, at Westerlund 2 indeholdt mange flere binære stjerner end forventet, baseret på andre observationer af stjernehobe.

"Massive klynger er meget overfyldte steder, ligesom [New York Citys] Times Square under nytårsaften, " forklarede Sabbi. "Og, ligesom på Times Square kan skub og træk fra andre mennesker adskille dig fra dine venner, tyngdekraften af ​​nærliggende stjerner kan adskille en stjerne fra dens ledsager."

Webb-teleskopets nær-infrarøde spektrograf (NIRSpec) instrument kunne analysere sammensætningen af ​​protoplanetariske skiver, Sabbis hold finder omkring de dobbelte stjerner. Bevæbnet med disse data, holdet kunne derefter opdage, hvordan planetdannelsen adskiller sig mellem enkelt- og dobbeltstjernesystemer.

"Lyset, der kommer fra disse planetsystemer under dannelsen, kan ikke ses af Hubble, " Sabbi forklarede. "Hubble ser lyset komme fra stjernen, men i Webb-data vil lyset blive domineret af planetskiven."

Veteran-rumteleskopet

Beliggende så tæt på Jorden, Hubble har nydt godt af adskillige serviceopgaver for at opgradere sine komponenter og videnskabelige instrumenter, og dermed dens evne til at overskue universet. Lanceret i 1990, Hubble har kredset om Jorden og observeret kosmos i 27 år - men det betyder ikke, at den er klar til pensionering.

"Hubble er på toppen af ​​sin videnskabelige kapacitet, " sagde Jim Jeletic, stedfortrædende projektleder for Hubble-programmet ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. Han tilføjede, at veteranrumteleskopet "stadig har redundans i alle dets kritiske systemer" og kunne fortsætte sin mission "godt ind i det næste årti, ", hvilket betyder, at Hubble og Webb kunne arbejde sammen i de kommende år.