New Horizons rumfartøj passerer 2014 MU69, illustration.  I 2015 undersøgte NASA's New Horizons...

Webb har afsløret, hvordan små, iskolde objekter danner planeter ved solsystemets kanter

Den største Blockbuster-resultater fra James Webb-rumteleskopets første ugers udforskning omfattede observation af massive galakser over de mest ekstreme afstande og tider, man kan forestille sig. Men nogle af dens mest afslørende observationer vil være at lede efter de mindste objekter, der endnu er set i udkanten af ​​vores solsystem.

Ved at bruge JSWT’s nær-infrarøde NIRCam i et team-up med næsten samtidige optiske observationer fra Hubble planlægger et hold af astronomer at studere de mindste objekter nogensinde set i Kuiperbæltet – tre til fire gange mindre end noget menneskeheden nogensinde har set. kunne finde på denne afstand før. Og ved at observere dem håber de at afklare mangeårige spørgsmål om de tidlige stadier af planetdannelse i det tidlige solsystem, før dværgplaneter som Pluto og Eris blev afbrudt midt i dannelsen.

Hvad er nyt – JWST er ekstremt følsom sammenlignet med instrumenter, som astronomer har haft adgang til tidligere, påpeger Wes Fraser, en astronom ved Dominion Astrophysical Observatory i Canada. I 2003 brugte nogle medlemmer af det samme hold det, der dengang var det mest følsomme instrument til rådighed – Hubble Space Telescope’s Advanced Camera for Surveys, installeret i 2002 – til at bestemme størrelsesfordelingen af ​​objekter i Kuiperbæltet.

Denne undersøgelse producerede et af de største og dybeste billeder af himlen, der nogensinde er optaget. Men den kunne kun afsløre en håndfuld genstande under 100 kilometer brede. Selv med en relativt kort indledende observation som denne på omkring 40 timer, kan Webb-teleskopet se objekter næsten to størrelsesordener (ca. 6x) svagere.

Det betyder, at størrelsen af ​​de mindste objekter, der kan observeres i Kuiperbæltet, vil falde fra 20 kilometer til omkring fem kilometer. Og selvom det måske ikke virker som en stor forskel, bemærker Fraser, at denne sondring er afgørende for at forstå, hvordan planeter dannes. “Det ser faktisk ud til at krydse en relativt kritisk tærskel,” siger Fraser Omvendt.

New Horizons-sonden er indtil videre den eneste sonde, der udforsker Kuiperbæltet. MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Science Photo Library/Getty Images

Hvorfor det betyder noget – Det vil hjælpe med at afgøre en langvarig debat. Astronomer har to forskellige modeller for dannelsen af ​​de første planeter. Den ældre er en hierarkisk vækstmodel, hvor småsten støder sammen en efter en og formes til kampesten, som støder sammen og til sidst dannes til planetesimaler, og så videre. En nyere model er defineret ved gravitationskollaps, hvor en sky af gas og støv samler sig og hurtigt danner større objekter.

Begge modeller giver lignende resultater for størrelsen af ​​objekter, som astronomer let har observeret i fortiden. Men de små Kuiperbælte-objekter, som Webb kan se, vil sætte de to modeller på prøve.

På grund af dens relative ineffektivitet vil den hierarkiske vækstmodel “producere en enorm mængde meget små objekter – mindre end 1 procent af støvet ender faktisk i Pluto,” siger Fraser. Gravitationskollapsmodellen er meget mere effektiv til at omdanne små objekter til planetesimaler, og han bemærker, “Det burde være meget let at skelne, fordi i den ene ser du 30 eller 50 objekter og i den anden ser du 5 til 10.” Ved at se hvor mange små objekter der findes i Kuiperbæltet, vil astronomer have en meget bedre idé om de processer, der først dannede planeter.

Fordi de bruger JWST sammen med Hubble, kan de også få visuelle data om overfladen af ​​disse objekter – hvilket betyder, at astronomer kan se, om Kuiper Bælt-objekter ser ud som om de har været udsat for alvorlige kollisioner, eller om de er relativt uridsede overflader. De vil også være i stand til at se, om de sandsynligvis vil forekomme i binære par, som større objekter gør – et af de vigtigste beviser for gravitationssammenbrud.

1994 JR1 set fra New Horizons. Objektet blev også kaldt 15810 Arawn og var et af de første Kuiperbæltsobjekter, der blev opdaget, sammen med Pluto eller Charon. NASA/JHUAPL/SwRI

Hvad er det næste – dr Fraser bemærker, at dette kun er det første sæt observationer, og at der næsten helt sikkert vil ske flere i fremtiden. Længere observationer ville være i stand til at se endnu mindre objekter.

Men endnu vigtigere er udvekslingen af ​​data mellem forskellige astronomer. Andre astronomer, selv dem, der træner Webb på de fjerneste objekter i stedet for solsystemets baghave, foretager lignende observationer af det samme område i rummet. Og Fraser siger, at det udløste en erkendelse, “For omkring en måned siden gik der op for mig, som jeg ikke engang kunne tale med mine jævnaldrende om,” at “det er sådan, åh min gud, vi kan bruge disse data bare sådan.” den planlagte observation og få videnskab gratis! Hvilket er fantastisk.”

Efter diskussioner med kolleger i forskellige underområder fra hele verden, planlægger teamet nu at bruge andre observationer end deres egne. Mange forskellige astronomer vil bruge Webbs NIRCam til at tage den samme type billeder med mange korte eksponeringer i træk langs solsystemets ekliptiske plan. Holdet vil være i stand til at genbruge billeder, sagde Fraser, ligesom andre astronomer vil være i stand til at finde fjerne galakser i deres billeder, der “falder naturligt ud af vores data.”

Og i et enkelt tilfælde har dette ført til genskabelse med gamle venner, der har taget forskellige retninger på dette område. “Han arbejder med galakser og kosmologi, jeg arbejder med solsystemet. De kunne ikke være mere forskellige. Det er, at hans program udfører den kosmologiske undersøgelse. Ellers havde jeg aldrig haft grund til at tale med ham i den egentlige faglige sammenhæng. Og det er virkelig, rigtig fedt for mig.”

Disse andre observationer er også fra solsystemet, hvilket betyder “vi får nu den dynamiske fordeling af objekter af denne størrelse,” et uventet resultat. Set i bakspejlet var Fraser ikke overrasket over, at observationer kunne genbruges. Han påpeger, at astronomer allerede er begyndt at genbruge billederne fra den første udgivelse: “Jeg tror faktisk, at en af ​​de virkelig gode ting ved en ny funktion som den, JWST tilbyder, er, at den tager alle slags data, der er nyttige i totalt uventede måder, som de originale designere bare aldrig tænkte på.”

For ham betyder det et engangsskifte af generationer. “Jeg tror, ​​det er en af ​​de rigtig fine ting, der ikke er blevet talt om, det kommer til at samle grupper af astronomer, som aldrig engang ville overveje at tale med hinanden på en måde, som man ikke får på andre faciliteter… Det er virkelig, virkelig vildt for mig«.

Leave a Comment

Your email address will not be published.