웹 망원경이 우리에게 한 번도 본 적 없는 행성을 보여주는 방법

제임스 웹 때 우주 망원경(JWST)은 여름부터 운영을 시작했습니다.그리고 우주로 발사된 가장 크고 가장 강력한 거울과 기구 세트는 우주에서 가장 멀고 놀라운 표적에 대해 훈련될 것입니다. 물론 우리 우주에서 형성된 최초의 별과 은하뿐 아니라 외부 행성.

JWST 실제로 외계행성 사냥꾼은 아니지만 6.5미터 길이의 주경과 적외선 분광기 덕분에 그 어느 때보다 더 멀리 이 세계를 자세히 관찰하는 데 적합합니다. 그들의 성분에 대해, 그리고 아마도 그들의 대기에 생명의 흔적이 있는지 알려주십시오.

코넬 천체물리학자 니콜 루이스 JWST를 관찰하는 데 시간의 일부를 “심층” WASP-17b 탐사에 할애할 계획이라고 합니다. 그것은 그 “뜨거운 목성“지구에서 약 1,000광년 떨어진 외계행성. 망원경은 “80시간 동안 다양한 도구를 사용하여 한 행성을 모든 방향에서 바라보며, 이를 통해 우리는 행성의 다른 부분이 어떻게 생겼는지 이해할 수 있을 것”이라고 말했습니다. 루이스는 말합니다. 역. 그녀는 온도 측정, 구름 구조 및 대기 화학을 결합하여 “뜨거운 목성 WASP-17b가 어떻게 생겼는지에 대한 3D 그림을 실제로 그릴 수 있을 것”이라고 말했습니다.

그리고 태양계 밖에 있는 그러한 행성은 어떻게 생겼을까요? 아이러니하게도, 그것은 우리가 이전에 보았던 것과는 전혀 다르게 보이지 않을 것입니다. 조금 복잡하지만 이번 발견은 우주에서 우리의 위치에 대한 우리의 이해를 재구성할 수 있습니다.

JWST의 외계행성은 어떻게 생겼을까?

루이스는 “완전히 공개하면 외계행성의 예쁜 사진을 얻지 못할 것”이라고 말했다. JWST는 크고 강력하며 과거 수십억 년을 볼 수 있지만, 우리 태양계에 있는 행성의 허블이나 보이저 이미지처럼 보이는 외계 행성의 용해는 별 옆에 너무 멀리 떨어져 있습니다.

우리는 외계행성이 살아 있는 것을 보게 될 것이라고 루이스는 말합니다. 어쨌든 더 큰 외계행성은 “단 하나의 밝은 점”으로 나타날 것입니다.

실망하지 마세요. 그 점은 시작에 불과합니다. JWST는 시간이 지남에 따라 먼 외계행성을 그 어느 때보다 더 자세하게 매핑하고 무시된 파장을 살펴봄으로써 더 복잡한 그림을 구축하는 데 도움이 될 것입니다.

“행성을 볼 때 우리는 행성에서 반사되는 빛 때문에 시각적으로 보이는 그대로 행성을 생각합니다.”라고 Lewis는 말합니다. “하지만 무엇이 그것을 똑딱거리게 만드는지 정말로 알고 싶다면 적외선으로 그것을 보고 싶을 것입니다.” 마치 대기에 유기 화합물이 있는지 확인하려는 경우와 같습니다.

존경받는 허블 우주 망원경은 놀라운 천문학을 해냈지만 주로 광학, 자외선 및 근적외선 파장을 봅니다. 은퇴한 Spitzer 우주 망원경은 현재 적외선으로 설정되어 있지만 2020년에 중단되었으며 Lewis는 그것이 외계 행성에 대해 환상적인 천문학을 수행했다고 언급하지만 그러한 임무를 위해 설계된 것은 결코 아닙니다.

적외선으로 볼 수 있는 지상 망원경도 있지만 지구 대기의 필터링 효과로 인해 특정 파장에 도달할 수 없습니다. 모두 함께, 그것은 외계 행성의 “대기에서 화학적 지문을 찾을 수 있었다”는 것을 의미합니다. 그러나 거의 모든 경우에 우리는 대기를 균일하고 균질한 것으로 취급하며 본질적으로 하나의 것으로 취급합니다. 차원.”

우주를 기반으로 하고 광범위한 적외선 스펙트럼에 최적화된 Webb는 과학자들이 외계행성의 진정한 다차원 모델을 만드는 데 사용할 수 있는 데이터를 제공할 것입니다. 그들의 분위기가 어떻게 조직되어 있고 그들의 구성이 무엇으로 구성되어 있는지 이해합니다.

“우리는 이산화탄소, 일산화탄소, 메탄, 모든 종류의 흥미로운 종에서 오는 신호를 볼 수 있을 것입니다.”라고 Lewis가 말했습니다. “우리는 행성에 대한 이 1차원적 관점에서 벗어나 3차원에서 2차원에서 어떻게 보이는지 이해하기 시작할 수 있습니다.”

JWST에서 우리 태양계는 어떤 모습일까요?

우주에서 가장 먼 물체를 연구하는 Webb의 능력은 많은 관심과 흥미를 불러일으키지만, 우주 망원경은 집에 더 가까운 물체도 깊이 응시하는 데 많은 시간을 할애할 것입니다.

2000년대 초부터 Webb의 다학문 과학자인 Heidi Hamill은 화성에서 소행성, 외계행성, 심지어는 이상한 얼음 세계까지 달 궤도 밖에 있는 우리 태양계의 거의 모든 것을 관찰하는 데 시간을 할애할 것입니다. 카이퍼 벨트.

당신은 천왕성을보고 매우 흥분할 수 있습니다. 고리 모양의 기울어진 얼음 거인은 1986년 보이저 2호가 단 한 번만 방문했으며 웹의 이상적인 시야에 딱 맞는 거리에서 공전하고 있습니다. 물론 적외선이겠지만 웹을 사용하여 천왕성의 멋진 사진을 얻을 수 있습니다.

Webb에서 천왕성이 어떻게 생겼는지 설명하면서 그녀는 허블, 켁 천문대, 유럽 초대형 망원경(VLT)이 찍은 가스 거인의 이미지 세트를 지적합니다. Hubble과 Keck이 촬영한 광학 및 근적외선 이미지에는 파란색과 분홍색 구름 꼭대기가 나타나지만 VLT가 촬영한 중적외선 이미지는 다소 흐릿하거나 용광로 뒤에 있는 뜨거운 석탄 덩어리처럼 보입니다.

“Webb는 더 나은 이미지 품질을 가질 것”이라고 Hamill은 말합니다. “우리는 이 이미지를 강화할 수 있을 것이며, 그러면 픽셀화되어 보이지 않을 것입니다.”

Webb는 Hamel과 다른 행성 과학자들이 천왕성의 상부와 하부 대기가 어떻게 상호 작용하는지 더 잘 이해할 수 있도록 합니다. Webb의 분광계를 사용하면 전례 없는 방식으로 행성의 화학 성분을 매핑할 수 있습니다.

“메탄은 어디에서 왔습니까? 에탄은 어디에서 왔습니까?”라고 Hamel은 말합니다. “우리는 키의 함수로 이 화학 반응을 이끌어내고 연결을 알아낼 수 있을 것입니다.

그게 왜 중요해 – 우리 뒤뜰에서 멀리 떨어진 외계행성과 행성을 관찰하는 과학자들이 모두 목표물의 스펙트럼과 화학적 구성에 관심을 갖는다는 것은 우연이 아닙니다. 이러한 관측이 항상 즉시 멋진 시각 효과를 제공하는 것은 아닙니다. 많은 허블 이미지에서와 같이 포스터에 붙일 수 있지만 시간이 지남에 따라 과학자들이 모든 행성과 태양계에 대한 더 넓고 깊은 개념적 그림을 그리는 데 도움이 될 수 있습니다. 우리 자신을 포함한 일.

루이스는 과학자들이 우리가 어떻게 여기까지 왔는지에 대한 질문에 답하기 위해 많은 시간을 할애한다고 말합니다.

우리 태양계는 어떻게 형성 되었습니까? 지구가 태양계에서 유일하게 거주할 수 있는 행성이라는 것이 어떻게 밝혀졌습니까?

“하지만 우리는 항상 비교할 대상이 8개에 불과했습니다. 그렇죠? 이제 300~400개의 샘플을 갖게 될 것입니다.”라고 그녀는 말합니다. “이를 통해 우리는 행성을 움직이는 요소의 물리학 및 화학에 대한 모델을 테스트할 수 있습니다.”