詹姆斯·韦伯太空望远镜的重大察觉:系外行星、暗物质等等
明亮、炽热的恒星沃尔夫-拉叶星124 (WR 124)距离地球约15,000光年,位于这张詹姆斯·韦伯太空望远镜合成图像的中心,该图像结合了韦伯近红外摄像机和中红外仪器发出的利润预警攻略近红外和中红外波长的光。美国宇航局于2023年3月14日亮相了这张图片。(Image credit: NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO Production Team)
(神秘的地球uux.cn)据美国太空网(By Keith Cooper):任务小组成员说,詹姆斯·韦伯太空望远镜已然让我们眼花缭乱了,但最好的还来自天文台。
“我们从望远镜中得到了很多精彩的岗位,”詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)行星科学副项目科学家斯蒂芬妮·米拉姆周二(3月14日)在得克萨斯州奥斯汀的西南偏南(SXSW)会议和节日上告诉看客。
马里兰州格林贝尔特美国宇航局戈达德太空飞行中心天体化学评测室的米拉姆补充说:“科学界正奋斗确认他们自己的资料,并将其纳入科学同行评审的出版物,如今总算获得了成果。”
一张轰动的新亮相的WR 124的JWST图像就是一个例子,这是一颗巨大的奇异恒星,已然脱落了大约10倍于太阳的品质。这幅壮观的撒贝宁最新动态图像是上一年夏天,就在JWST着手其科学操控之后取景的,它说明了望远镜的近红外和中红外仪器,结合其21.3英尺宽(6.5米)的镜面的卓越光学操控系统,如何能够向天文学家展示他们从未见过的详情。
在WR 124的状况下,来自近红外摄像机(NIRCam)和中红外仪器(MIRI)的资料揭示了WR 124周围尘埃的块状结构,让天文学家更好地知晓尘埃是如何形成的,尘埃粒子的大小和数量,以及来自其他这样的“沃尔夫-拉叶星”的尘埃如何作用银河系的整体尘埃含量,然后在下一代恒星和行星中循环运用。
“我们真正获得许多新信息的一个领域是恒星的诞生,”Milam在SXSW促销上说。“[我们]正以一种我们从未真正接触过的方式理解恒星的形成,这种全新的敏感性和详情是我们过去从未有过的。我们不只在我们自己的星系中目睹了恒星的形成,乃至在其他星系中也目睹了……我们如今得到了这一详情,过去我们只对自己的星系有所知晓,如今扩展到宇宙中的智能手机评论其他星系。这真是一个令人兴奋的时刻,变成这个领域的一若干,知晓我们的太阳是如何诞生的,太阳系是如何形成的,这给了我们第一次真正的一瞥。”
经由窥视笼罩在可见光波长不透明的恒星形成区域的尘埃气体云,JWST的红外视觉能够梳理出这些重大的详情。但是天文学家不只仅想知晓恒星和行星是如何形成的;他们也想更多地知晓自己是如何进化的。这就是WR 124观测的用武之地——从星云外层脱落的中心恒星品质是我们太阳的30倍,最后将爆发为超新星。JWST也承诺对行星做同样的事情。
我们太阳系的行星是一个起点。“我们将使用詹姆斯·韦伯太空望远镜观察太阳系,并且已然这样做了,”米拉姆说。JWST团队已然亮相了火星、木星和海王星的出色图像,以及2022年9月DART撞击小行星Dimorphos的手机摄影测评观测结局。
“我们将观察我们太阳系中JWST能强调的一切,从近地小行星、彗星、星际物体、所有的行星及其卫星到我们太阳系最远的地方,含有我们最喜欢的小行星冥王星,”米拉姆说。“所以,前方还会有更多。”
詹姆斯·韦伯太空望远镜的重大察觉:系外行星、暗物质等等
詹姆斯·韦伯太空望远镜捕捉到了这幅遥远的冰巨人海王星的图像。(Image credit: NASA/ESA/CSASTScI)
在我们的太阳系之外,有更多的行星围绕其他恒星管理。迄今为止,已然察觉了5000多颗系外行星,大小从比木星大的巨型行星到火星大小的小行星不等。但是,最轻松探究的系外行星一直是热木星——离它们的主星相当近的气态巨行星,轨道半径只有几百万英里——由于它们形成最强的通讯。
JWST最初的系外行星结局也来自热木星——例如WASP-39b,一颗距离我们700光年的巨型行星。JWST开展了所谓的凌日光谱学探究,在这项探究中,当行星穿过其恒星表面时,一些星光会穿过行星的大气层。这种光被行星大气层内的分子吸收,各异的分子吸收各异波长的光。JWST的WASP-39b大气光谱——显示了吸收线,这使得天文学家能够确认有关分子——是迄今为止对系外行星大气开展的最详尽的观察。
“我们已然目睹JWST资料相当好,相当精确,我们能够在这些遥远的系外行星大气中测试到我们从未真正期望目睹的额外分子,”美国宇航局戈达德的克尼科尔·科隆说,他也在SXSW促销中发言,他是JWST系外行星科学的副项目科学家。
其中一种分子,二氧化硫,是在WASP-39b的大气中经由光化学反应形成的。换句话说,经由阳光对大气中的原子和分子的作用。
“我们真的不觉得我们能够目睹JWST的(这些化学反应的结局),”科隆说。“即使我们得知这将是一个伟大的望远镜,[二氧化硫的测试]依然比预期的好得多。”
这意味着,随着JWST探究和刻画越来越多的系外行星,新的令人兴奋的察觉差不多肯定会出如今菜单上,这些察觉将能够教会天文学家有关这些行星的形成和演化。例如,行星大气中的气体混合物可以给出一些迹象,表明行星形成时离它的恒星有多远。
在JWST之前,对系外行星大气的探究仅限于炽热的木星,但是JWST如今也着手瞄准较小的、地球大小的行星的大气。例如,对TRAPPIST-1操控系统岩石全球的观测正开展中,但由于这些行星比热木星小得多,并且围绕一颗暗淡的红矮星管理,JWST需要更长时间才能从它们的大气层中梳理出详情,假如它们乃至有大气层的话。但是,在接下来的几年里,来自TRAPPIST-1行星和其他相似全球的一些结局或许会改变我们在宇宙背景下如何看待我们自己的地球。
“我们依然处于破译所有系外行星资料的早期阶段,”科隆说。“我们想做的是较为这些操控系统,然后说,‘它们和地球有什么相似之处吗?’我很高兴目睹我们对那些和我们地球差不多大的行星的知晓。它们或许不总是一样的温度,它们的表面或许没有液态海洋等等,但是我们依然期望知晓它们的整体大气。大气中有水吗?有二氧化碳吗?有没有什么我们熟悉的东西可以联系起来,合作我们更好地理解外面是否有其他生命?"
不管这些答案是什么,它们都快要到来,接下来的几年将会相当激动人心,由于JWST将会做出最后或许变成历史性里程碑的察觉。
“与JWST一起从事科学探究的头几年将为我们面临的巨大的新难题和考验开启大门,这些难题和考验关乎另一个星球上是否或许存在生命,”米拉姆说。
另一个与寻找可居住的系外行星一样吸引人们想象力的谜团是黑暗宇宙,尤其是暗物质,这是一种神秘的物质,被觉得是在星系和星系团中观察到的额外引力和暗能量的缘由,暗能量是合作宇宙加速膨胀的未知力量。
“我们觉得,宇宙中大约75%的能量物质是我们称为暗能量的神秘物质,另外20%是称为暗物质的神秘物质,”Milam说。“当天文学家不得知某样东西是什么的时候,我们就给它贴上黑暗的标签。令人震惊…数千亿个星系、数万亿颗恒星和数不清的行星,所有这些仅占全部宇宙的5%。而剩下的,另外95%,我们不得知是什么。”
暗物质位于星系周围看不见的光环中,这使得Milam将暗物质刻画为星系所在的“脚手架”。
“JWST将合作我们尤其知晓暗物质,”米拉姆说。"经由探究星系如何随时间转变,我们能够更多地知晓暗物质."
JWST将无法察觉暗物质是什么;这取决于粒子物理学家。但是经由观察暗物质在星系周围的行为,天文学家将能够限制它的一些特性,这可以合作物理学家确定它的性质。自从薇拉·鲁宾在20世纪70年代首次察觉暗物质的存在以来,探究人员就一直在问这个难题,而JWST可以合作天文学家在我们的理解上获得一些巨大的提升。
与此另外,JWST的新察觉不断呈现。
“我可以说,我们有很多从望远镜中获得的精彩作品,”Milam说。“我们有一系列快要亮相的资讯稿,所以这是一个相当激动人心的时刻。每周我们都会亮相一些东西,所以请持续留意,我相信你会大吃一惊的。”