Ketika James Webb Teleskop Luar Angkasa (JWST) mulai beroperasi selama musim panasDan Kumpulan cermin dan instrumen terbesar dan paling kuat yang pernah diluncurkan ke luar angkasa akan dilatih pada beberapa target paling terpencil dan menakjubkan di alam semesta: bintang dan galaksi pertama yang terbentuk di alam semesta kita tentu saja, tetapi juga planet luar.

JWST Sebenarnya bukan pemburu planet ekstrasurya, tetapi dengan cermin utama 6,5 ​​meter dan instrumen spektroskopi inframerah, sangat cocok untuk melihat lebih dekat dunia ini lebih jauh dari sebelumnya. Beri tahu kami tentang bahan-bahannya dan, mungkin, jika ada tanda-tanda kehidupan di atmosfernya.

Ahli astrofisika Cornell Nicole Lewis Dikatakan berencana untuk mendedikasikan sebagian waktunya mengamati JWST untuk menjelajahi “lapangan dalam” WASP-17b. itu “Jupiter panas“Sebuah planet ekstrasurya sekitar 1.000 tahun cahaya dari Bumi. Teleskop akan menghabiskan “80 jam melihat satu planet ke segala arah menggunakan berbagai instrumen, yang akan memungkinkan kita untuk mulai memahami seperti apa bagian planet yang berbeda itu,” kata Lewis. terbalik. Dengan menggabungkan pengukuran suhu, struktur awan, dan kimia atmosfer, “kami akan benar-benar dapat melukis gambar 3D seperti apa Jupiter WASP-17b yang panas itu,” katanya.

Dan seperti apa planet di luar tata surya itu? Ironisnya, itu tidak akan terlihat sama sekali dan tidak seperti apa pun yang pernah kita lihat sebelumnya. Ini sedikit rumit, tetapi temuan ini dapat membentuk kembali pemahaman kita tentang tempat kita di alam semesta.

Seperti apa eksoplanet JWST?

“Pengungkapan penuh, kita tidak akan mendapatkan gambar yang bagus dari planet ekstrasurya,” kata Lewis. JWST besar dan kuat dan akan melihat miliaran tahun di masa lalu, tetapi pembubaran sebuah planet ekstrasurya yang begitu jauh di sebelah bintangnya sehingga terlihat seperti gambar Hubble atau Voyager dari sebuah planet di tata surya kita masih jauh dari kuat.

Kita akan melihat exoplanet secara langsung, kata Lewis, yang lebih besar, tetapi mereka akan muncul sebagai “hanya satu titik terang.”

Jangan kecewa. Poin itu hanyalah permulaan. JWST akan membantu membangun gambaran yang lebih kompleks dari exoplanet yang jauh dari waktu ke waktu dengan memetakannya secara lebih rinci daripada sebelumnya dan melihat panjang gelombang yang diabaikan.

“Ketika kita melihat planet, kita memikirkannya saat mereka muncul secara visual karena cahaya yang dipantulkan dari mereka,” kata Lewis. “Tetapi jika Anda benar-benar ingin tahu apa yang membuatnya berdetak, Anda ingin melihatnya dalam inframerah,” seperti jika Anda ingin melihat apakah ada senyawa organik di atmosfernya.

Teleskop Luar Angkasa Hubble yang terhormat telah melakukan astronomi yang menakjubkan, tetapi ia terutama melihat panjang gelombang optik, ultraviolet, dan inframerah-dekat. Teleskop Luar Angkasa Spitzer yang sudah pensiun saat ini disetel ke inframerah, tetapi dihentikan pada tahun 2020, dan sementara Lewis mencatat bahwa ia telah melakukan astronomi yang fantastis untuk planet ekstrasurya, itu tidak pernah dirancang untuk misi semacam itu.

Ada juga teleskop berbasis darat yang dapat melihat dalam inframerah, tetapi panjang gelombang tertentu tidak dapat dicapai karena efek penyaringan atmosfer bumi. Bersama-sama, itu berarti “kami telah dapat menemukan sidik jari kimia di atmosfer,” dari planet ekstrasurya, kata Lewis, “tetapi di hampir semua kasus, kami memperlakukan atmosfer sebagai seragam dan homogen, dan kami memperlakukannya sebagai satu- dimensi.”

Berbasis di luar angkasa dan dioptimalkan untuk berbagai spektrum inframerah, Webb akan menyediakan data yang dapat digunakan para ilmuwan untuk membuat model exoplanet yang benar-benar multidimensi. Untuk memahami bagaimana atmosfer mereka diatur dan terdiri dari apa komposisi mereka.

“Kami akan dapat melihat sinyal dari hal-hal seperti karbon dioksida, karbon monoksida, metana, segala macam spesies yang menarik,” kata Lewis. “Kita bisa mulai menjauh dari pandangan satu dimensi planet ini dan mulai memahami seperti apa bentuknya dalam dua dimensi dalam tiga.”

Seperti apa tata surya kita di JWST?

Sementara kemampuan Webb untuk mempelajari objek yang paling jauh di alam semesta mengumpulkan banyak minat dan kegembiraan, teleskop ruang angkasa akan menghabiskan banyak waktu untuk menatap dalam-dalam pada hal-hal yang lebih dekat ke rumah juga.

Heidi Hamill, seorang ilmuwan multidisiplin dengan Webb sejak awal 2000-an, akan menggunakan waktunya dalam pengamatan untuk melihat hampir semua hal di tata surya kita di luar orbit Bulan, mulai dari Mars hingga asteroid dan planet ekstrasurya, dan bahkan dunia es yang aneh di Bumi. Sabuk Kuiper.

Anda mungkin sangat senang melihat Uranus. Raksasa es, berbentuk lingkaran dan miring, hanya dikunjungi sekali oleh Voyager 2 pada tahun 1986, dan kebetulan mengorbit pada jarak yang tepat untuk bidang pandang yang ideal bagi Webb. Kami benar-benar akan mendapatkan beberapa gambar Uranus yang sangat keren menggunakan web, meskipun tentu saja itu akan menjadi inframerah.

Dalam menjelaskan seperti apa Uranus dari Webb, dia menunjuk ke sekumpulan gambar raksasa gas yang diambil oleh Hubble, Observatorium Keck, dan European Very Large Telescope (VLT). Puncak awan biru dan merah muda muncul dalam gambar optik dan inframerah-dekat yang diambil oleh Hubble dan Keck, tetapi gambar inframerah-tengah yang diambil oleh VLT tampak agak kabur, atau seperti gumpalan bara panas di bagian belakang tungku.

“Webb akan memiliki kualitas gambar yang lebih baik,” kata Hamill. “Kami akan dapat memperkuat gambar-gambar ini, dan kemudian mereka tidak akan terlihat terlalu pixelated.”

Webb akan memungkinkan Hamel dan ilmuwan planet lain untuk lebih memahami bagaimana atmosfer atas dan bawah Uranus berinteraksi. Spektrometer Webb akan memungkinkan mereka untuk memetakan komposisi kimia planet yang belum pernah ada sebelumnya.

“Dari mana metana berasal? Dari mana etana berasal? “Kata Hamel. “Kami akan dapat memperoleh kimia ini sebagai fungsi dari ketinggian, dan mencari tahu hubungannya.

mengapa itu penting – Bukan kebetulan bahwa para ilmuwan yang melihat exoplanet dan planet-planet jauh di halaman belakang kita semua tertarik pada spektrum dan susunan kimiawi dari target mereka. Pengamatan seperti ini tidak selalu memberikan visual yang menakjubkan dengan segera—Anda dapat menempelkannya di poster sebanyak mungkin dengan banyak gambar Hubble, tetapi seiring waktu mereka dapat membantu para ilmuwan melukiskan gambaran konseptual yang lebih luas dan lebih dalam tentang bagaimana semua planet dan tata surya pekerjaan, termasuk kita sendiri.

Lewis mengatakan para ilmuwan menghabiskan banyak waktu mencoba menjawab pertanyaan tentang bagaimana kami sampai di sini.

Bagaimana tata surya kita terbentuk? Bagaimana ternyata Bumi adalah satu-satunya planet yang dapat dihuni di tata surya?

“Tapi kami selalu memiliki sampel hanya delapan hal untuk dibandingkan, bukan? Sekarang kami akan memiliki sampel 300 hingga 400 hal,” katanya. “Ini memungkinkan kami untuk menguji model kami untuk fisika dan kimia tentang apa yang membuat planet bergerak.”