Il James Webb Space Telescope è come la festa del secolo che continua a essere rimandata. A causa della sua estrema complessità e di alcune letture anomale rilevate durante i test di vibrazione, la data di lancio di questo telescopio è stata rinviata molte volte - si prevede che verrà lanciata nel 2021. Ma per ovvi motivi, la NASA rimane impegnata a vedere questo missione attraverso.
Una volta schierato, il JWST sarà il più potente telescopio spaziale in funzione e la sua avanzata suite di strumenti rivelerà cose sull'Universo che non erano mai state viste prima. Tra questi ci sono le atmosfere dei pianeti extra-solari, che inizialmente saranno costituiti da giganti gassosi. In tal modo, il JWST perfezionerà la ricerca di pianeti abitabili e alla fine inizierà a esaminare alcuni potenziali candidati.
Il JWST lo farà in collaborazione con il Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), dispiegato nello spazio nell'aprile del 2018. Come suggerisce il nome, TESS cercherà i pianeti usando il Metodo di Transito (aka Transit Photometry), dove le stelle sono monitorate per cali periodici di luminosità - che sono causati da un pianeta che passa di fronte a loro rispetto all'osservatore.
Alcune delle prime osservazioni di Webb saranno condotte attraverso il programma Discretionary Early Release Science del Director, un team di pianeti esopianeti in transito presso il centro operativo scientifico di Webb. Questo team sta pianificando di condurre tre diversi tipi di osservazioni che forniranno nuove conoscenze scientifiche e una migliore comprensione degli strumenti scientifici di Webb.
Come Jacob Bean dell'Università di Chicago, uno dei principali investigatori del progetto di esopianeta in transito, ha spiegato in un comunicato stampa della NASA:
“Abbiamo due obiettivi principali. Il primo è ottenere i set di dati esopianeti in transito da Webb alla comunità astronomica il prima possibile. Il secondo è fare una grande scienza in modo che gli astronomi e il pubblico possano vedere quanto è potente questo osservatorio. "
Come Natalie Batalha del NASA Ames Research Center, il principale investigatore del progetto, ha aggiunto:
"L'obiettivo del nostro team è fornire conoscenze critiche e approfondimenti alla comunità astronomica che aiuteranno a catalizzare la ricerca sugli esopianeti e fare il miglior uso di Webb nel tempo limitato che abbiamo a disposizione."
Per la loro prima osservazione, il JWST sarà responsabile della caratterizzazione dell'atmosfera di un pianeta esaminando la luce che lo attraversa. Ciò accade ogni volta che un pianeta transita davanti a una stella e il modo in cui la luce viene assorbita a diverse lunghezze d'onda fornisce indizi sulla composizione chimica dell'atmosfera. Sfortunatamente, i telescopi spaziali esistenti non hanno avuto la risoluzione necessaria per scansionare qualcosa di più piccolo di un gigante gassoso.
Il JWST, con i suoi avanzati strumenti a infrarossi, esaminerà la luce che passa attraverso le atmosfere degli esopianeti, la dividerà in uno spettro arcobaleno e quindi inferirà la composizione delle atmosfere in base alle sezioni di luce mancanti. Per queste osservazioni, il team del progetto ha selezionato WASP-79b, un esopianeta di dimensioni di Giove che orbita attorno a una stella nella costellazione di Eridano, a circa 780 anni luce dalla Terra.
Il team prevede di rilevare e misurare l'abbondanza di acqua, monossido di carbonio e anidride carbonica in WASP-79b, ma spera anche di trovare molecole che non sono state ancora rilevate in atmosfere esopianite. Per la loro seconda osservazione, il team monitorerà un "Giove caldo" noto come WASP-43b, un pianeta che orbita attorno alla sua stella per un periodo inferiore a 20 ore.
Come tutti gli esopianeti che orbitano vicino alle loro stelle, questo gigante gassoso è bloccato in modo ordinato - dove un lato è sempre rivolto verso la stella. Quando il pianeta è di fronte alla stella, gli astronomi sono in grado di vedere solo il suo lato più freddo; ma mentre orbita, il lato caldo del giorno appare lentamente. Osservando questo pianeta per tutta la sua orbita, gli astronomi saranno in grado di osservare quelle variazioni (note come curve di fase) e usare i dati per mappare la temperatura, le nuvole e la chimica atmosferica del pianeta.
Questi dati consentiranno loro di campionare l'atmosfera a diverse profondità e ottenere un quadro più completo della struttura interna del pianeta. Come indicato da Bean:
“Abbiamo già visto variazioni drammatiche e inaspettate per questo pianeta con Hubble e Spitzer. Con Webb riveleremo queste variazioni in modo significativamente più dettagliato per comprendere i processi fisici che sono responsabili. "
Per la loro terza osservazione, il team tenterà di osservare direttamente un pianeta in transito. Questo è molto stimolante, visto che la luce della stella è molto più luminosa e quindi oscura la debole luce che viene riflessa dall'atmosfera del pianeta. Un metodo per affrontarlo è misurare la luce proveniente da una stella quando il pianeta è visibile e di nuovo quando scompare dietro la stella.
Confrontando le due misurazioni, gli astronomi possono calcolare quanta luce proviene dal solo pianeta. Questa tecnica funziona meglio per i pianeti molto caldi che brillano intensamente alla luce infrarossa, motivo per cui hanno selezionato WASP-18b per questa osservazione: un caldo Giove che raggiunge temperature di circa 2.900 K (2627 ° C; 4.800 ° F). Nel processo, sperano di determinare la composizione della stratosfera soffocante del pianeta.
Alla fine, queste osservazioni aiuteranno a testare le capacità del JWST e calibrare i suoi strumenti. L'obiettivo finale sarà quello di esaminare le atmosfere di esopianeti potenzialmente abitabili, che in questo caso includeranno pianeti rocciosi (noti anche come "simili alla Terra") che orbitano attorno a stelle nane rosse più deboli di scarsa massa. Oltre ad essere la stella più comune nella nostra galassia, si ritiene anche che le nane rosse siano il luogo più probabile dove trovare pianeti simili alla Terra.
Come ha spiegato Kevin Stevenson, ricercatore dello Space Telescope Science Institute e co-principale investigatore del progetto:
“TESS dovrebbe localizzare più di una dozzina di pianeti in orbita nelle zone abitabili di nane rosse, alcune delle quali potrebbero essere effettivamente abitabili. Vogliamo sapere se quei pianeti hanno atmosfere e Webb sarà quello che ci dirà. I risultati faranno molto per rispondere alla domanda se le condizioni favorevoli alla vita sono comuni nella nostra galassia. "
Il James Webb Space Telescope sarà il primo osservatorio mondiale di scienze spaziali una volta schierato e aiuterà gli astronomi a risolvere i misteri nel nostro Sistema Solare, studiare esopianeti e osservare i primissimi periodi dell'Universo per determinare come la sua struttura su larga scala si è evoluta nel tempo. Per questo motivo, è comprensibile il motivo per cui la NASA chiede alla comunità astronomica di essere paziente fino a quando non sono sicuri che si schiererà con successo.
Quando il profitto non è altro che scoperte rivoluzionarie, è giusto che siamo disposti ad aspettare. Nel frattempo, assicurati di guardare questo video su come gli scienziati studiano le atmosfere degli esopianeti, per gentile concessione dello Space Telescope Science Institute:
