NASA berencana merilis gambar pertama yang diambil oleh James Webb Space Telescope (JWST) pada 12 Juli 2022. Mereka akan menandai awal era berikutnya dalam astronomi, karena Webb – teleskop ruang angkasa terbesar yang pernah dibangun – akan mulai mengumpulkan data ilmiah yang akan membantu menjawab pertanyaan tentang momen paling awal keberadaan alam semesta dan memungkinkan para astronom untuk mempelajari planet ekstrasurya secara lebih rinci daripada pernah sebelumnya. Tetapi butuh hampir delapan bulan perjalanan, penyiapan, pengujian, dan kalibrasi untuk memastikan teleskop paling berharga ini siap untuk prime time.
Yang paling kuat ruang angkasa teleskop, sekali di orbit, akan mengintip lebih jauh ke luar angkasa—dan dengan demikian lebih jauh ke masa lalu—daripada teknologi sebelumnya, memungkinkan para astronom untuk melihat kondisi yang ada tak lama setelah Big Bang.
Di mana semuanya dimulai untuk teleskop NASA?
Di galaksi Bima Sakti kita, teleskop akan menjelajahi dunia di luar tata surya – planet ekstrasurya atau planet ekstrasurya – dengan mempelajari atmosfernya untuk mencari tanda-tanda kehidupan, seperti molekul organik dan air.
Menyusul keberhasilan peluncuran Teleskop James Webb pada 25 Desember 2021, tim memulai proses panjang untuk memindahkannya ke posisi orbit terakhirnya, membongkar teleskop dan, setelah semuanya mendingin, mengkalibrasi kamera dan sensor di pesawat. Peluncuran berjalan lancar. Salah satu hal pertama yang diperhatikan para ilmuwan NASA adalah bahwa teleskop memiliki lebih banyak bahan bakar yang tersisa daripada yang diharapkan untuk penyesuaian orbitnya di masa depan. Ini akan memungkinkan Webb untuk beroperasi lebih lama dari tujuan awal misi 10 tahun.
Tugas pertama dalam perjalanan bulan Webb ke lokasi terakhirnya di orbit adalah untuk menyebarkan teleskop. Itu berjalan tanpa hambatan, dimulai dengan memasang pelindung matahari yang membantu mendinginkan teleskop. Lalu ada penyelarasan cermin dan penyertaan sensor. Kamera-kamera di Webby mendingin, seperti yang diperkirakan para insinyur, dan instrumen pertama yang dihidupkan tim adalah Kamera Inframerah Dekat, atau NIRCam. NIRCam dirancang untuk mempelajari cahaya inframerah redup yang dipancarkan oleh bintang atau galaksi tertua di alam semesta. Tapi apa selanjutnya?
Juga menarik:
- Mengapa bintang-bintang berkelap-kelip?
- Mengapa pesawat ruang angkasa dilengkapi dengan prosesor abad ke-20
Alam semesta awal dalam rentang inframerah
Karena cahaya membutuhkan waktu yang terbatas untuk melakukan perjalanan melalui ruang angkasa, ketika para astronom melihat benda-benda, mereka sebenarnya melihat ke masa lalu. Cahaya dari Matahari membutuhkan waktu sekitar tujuh menit untuk mencapai Bumi, jadi ketika kita melihat Matahari, kita melihatnya seperti tujuh menit yang lalu.
Kita melihat objek yang jauh seperti berabad-abad atau ribuan tahun yang lalu, dan kita mengamati objek dan galaksi yang paling jauh bahkan sebelum pembentukan Bumi, dan pada saat kita melihatnya, mereka mungkin berubah secara mendasar atau bahkan dihancurkan.
JWST sangat kuat sehingga dapat mengamati alam semesta seperti yang ada sekitar 13,6 miliar tahun yang lalu, 200 juta tahun setelah periode inflasi cepat awal yang kita sebut Big Bang. Ini adalah masa lalu paling kuno yang pernah dilihat umat manusia. Apa yang membuat JWST menjadi alat yang sangat kuat untuk mencitrakan alam semesta awal adalah bahwa ia melakukan pengamatannya di wilayah inframerah dari spektrum elektromagnetik.
Saat cahaya bergerak ke kita dari sumber yang jauh ini, percepatan perluasan alam semesta meregangkan cahaya itu. Ini berarti bahwa meskipun cahaya dari bintang-bintang dan galaksi-galaksi awal ini serupa dengan cahaya dari bintang-bintang dan galaksi-galaksi terdekat, panjang gelombangnya "bergeser" ke wilayah inframerah dari spektrum elektromagnetik.
Galaksi terjauh dan tertua
Salah satu cara observatorium akan mengidentifikasi galaksi awal adalah dengan mengamati enam quasar paling jauh dan paling terang. Quasar terletak di pusat inti galaksi aktif (AGN) dan diberi makan oleh lubang hitam supermasif. Mereka seringkali lebih terang daripada radiasi semua bintang di galaksi tempat mereka berada, digabungkan.
Quasar yang dipilih oleh tim JWST termasuk yang paling terang, yang berarti bahwa lubang hitam yang memberi makan mereka juga yang paling kuat, mengkonsumsi – atau lebih tepatnya menambah – gas dan debu pada tingkat tertinggi. Mereka menghasilkan sejumlah besar energi yang memanaskan gas di sekitarnya dan mendorongnya keluar, menciptakan jet kuat yang meledak melalui galaksi ke ruang antarbintang.
Selain menggunakan quasar, yang memiliki efek nyata pada galaksi di sekitarnya, untuk memahami evolusi mereka, peneliti JWST juga akan menggunakan quasar untuk mempelajari periode dalam sejarah alam semesta yang disebut Era Reionisasi. Itu adalah saat ketika alam semesta menjadi paling transparan dan memungkinkan cahaya untuk bepergian dengan bebas. Hal ini terjadi karena gas netral dalam medium intergalaksi menjadi bermuatan atau terionisasi.
JWST akan menyelidiki ini dengan menggunakan quasar terang sebagai sumber cahaya latar belakang untuk mempelajari gas antara kami dan quasar. Dengan mengamati cahaya apa yang diserap oleh gas antarbintang, peneliti akan dapat menentukan apakah gas antarbintang itu netral atau terionisasi.
100 galaksi sekaligus
Salah satu instrumen yang akan digunakan JWST untuk mengamati alam semesta adalah Near Infrared Spectrograph (NIRSpec). Instrumen ini tidak akan menghasilkan gambar galaksi yang diamati secara visual menakjubkan seperti gambar sudut lebar ribuan galaksi yang diambil oleh Teleskop Luar Angkasa Hubble (gambar di bawah). Sebaliknya, itu akan memberikan informasi spektrografi penting tentang galaksi-galaksi ini, memungkinkan banyak dari mereka untuk dilihat sekaligus.
Spektrum galaksi ini mengandung banyak informasi, khususnya tentang komposisi kimianya. Dengan mempelajari komposisi ini, peneliti akan melihat seberapa cepat galaksi dapat mengubah komposisi gasnya menjadi bintang, dan dengan demikian lebih memahami evolusi alam semesta.
Untuk melakukan ini dengan akurasi yang diperlukan memerlukan pemblokiran sejumlah besar cahaya, dan ini biasanya berarti mempelajari satu objek pada satu waktu. Beberapa objek yang ingin dipelajari JWST sangat jauh sehingga cahayanya sangat redup, yang berarti mereka harus diamati selama ratusan jam untuk mengumpulkan data yang cukup untuk membangun gambaran spektral.
Untungnya, NIRSpec dilengkapi dengan seperempat juta jendela individu dengan microshutter seukuran rambut manusia yang diatur dalam pola wafer. Ini berarti bahwa dengan menyesuaikan pola kerai ini, JWST akan dapat mengamati sejumlah besar objek dalam satu tampilan untuk pengamatan simultan, dan dapat diprogram untuk bidang objek apa pun di langit. Menurut perkiraan NASA, ini akan memungkinkan NIRSpec untuk secara bersamaan mengumpulkan spektrum dari 100 observatorium, sesuatu yang tidak dapat dilakukan oleh spektroskop lain sebelumnya.
Baca juga:
- 100 Tahun Fisika Kuantum: Dari Teori 1920-an ke Komputer
- 5 misi luar angkasa masa depan untuk dipikirkan
Eksoplanet seukuran Jupiter
Sejak pertengahan 1990-an dan penemuan planet yang mengorbit bintang mirip Matahari, katalog exoplanet kami telah diperluas hingga kini mencakup lebih dari 4 dunia yang dikonfirmasi. Sebagian besar dunia ini, termasuk planet ekstrasurya 51 Pegasi b, ditemukan oleh tim Swiss Michel Maior dan Didier Calo pada tahun 1995, adalah Jupiter panas. Eksoplanet ini mengorbit bintangnya dalam jarak dekat, biasanya menyelesaikan revolusi dalam beberapa jam, membuatnya mudah dideteksi menggunakan teknik pengamatan planet ekstrasurya.
Dunia-dunia ini sering terikat pasang surut dengan bintangnya, yang berarti bahwa satu sisi, sisi siang hari yang abadi, sangat panas. Contoh mencolok dari dunia seperti itu adalah WASP-121b, yang baru-baru ini diamati oleh kamera spektroskopi di atas kapal Hubble. Sedikit lebih besar dari Jupiter di tata surya kita, besi dan aluminium menguap di sisi siang planet ini, dan uap ini dibawa ke sisi malam oleh angin supersonik. Saat elemen-elemen ini mendingin, mereka mengendap sebagai hujan logam, dengan kemungkinan bahwa beberapa aluminium dapat bergabung dengan elemen lain dan mengendap sebagai ruby dan hujan safir cair.
Kedekatan planet-planet raksasa ini dengan bintang induknya dapat menyebabkan gaya pasang surut memberi mereka bentuk bola rugby. Apa yang terjadi pada planet ekstrasurya WASP-103b. Bagian dari peran JWST dari posisinya satu juta km dari Bumi akan mempelajari lingkungan dan atmosfer planet agresif ini.
Bumi Super
Kategori lain dari planet ekstrasurya yang akan digunakan teleskop luar angkasa untuk mengamati adalah apa yang disebut Bumi super. Ini adalah dunia yang bisa 10 kali lebih besar dari Bumi, namun lebih ringan dari raksasa es seperti Neptunus atau Uranus.
Super-Bumi tidak harus berbatu, seperti planet kita, tetapi bisa terdiri dari gas atau bahkan campuran gas dan batu. NASA mengatakan bahwa dalam kisaran 3 hingga 10 massa Bumi, ada berbagai macam komposisi planet, termasuk dunia air, planet bola salju, atau planet yang, seperti Neptunus, sebagian besar terdiri dari gas padat.
Dua super-Bumi pertama yang berada di bawah radar JWST NASA adalah 55 Cancri e yang tertutup lava, yang tampaknya merupakan planet berbatu yang berjarak 41 tahun cahaya, dan LHS 3844b, yang berukuran dua kali Bumi dan tampak seperti Bumi. memiliki permukaan berbatu , mirip dengan bulan, tetapi tanpa atmosfer yang signifikan.
Kedua dunia ini tampaknya sangat tidak cocok untuk kehidupan seperti yang kita ketahui, tetapi exoplanet lain di berbagai tempat di Bima Sakti yang akan dipelajari oleh JWST mungkin lebih menjanjikan.
Juga menarik:
- 10 hal teraneh yang kami pelajari tentang lubang hitam pada tahun 2021
- Terraforming Mars: Bisakah Planet Merah berubah menjadi Bumi baru?
Sistem TRAPPIST-1
Selama siklus operasional pertama, teleskop akan mempelajari sistem TRAPPIST-1 dengan cermat, yang terletak 41 tahun cahaya dari Bumi. Apa yang membuat sistem planet ini, yang ditemukan pada tahun 2017, tidak biasa adalah kenyataan bahwa tujuh dunia berbatunya ada di zona aktivitas bintang mereka, menjadikannya dunia terestrial terbesar yang berpotensi layak huni yang pernah ditemukan.
Para astronom mendefinisikan zona layak huni di sekitar bintang sebagai wilayah di mana suhu memungkinkan air cair ada. Karena wilayah ini tidak terlalu panas atau terlalu dingin untuk air cair, sering disebut Zona Goldilocks.
Namun, berada di zona ini tidak berarti bahwa planet ini layak huni. Baik Venus maupun Mars berada di dalam zona mengelilingi Matahari, dan kedua planet tidak dapat dengan nyaman mendukung kehidupan seperti yang kita pahami karena kondisi lain. Planetary Society menyarankan bahwa faktor-faktor lain, seperti kekuatan angin matahari, kepadatan planet, dominasi bulan-bulan besar, orientasi orbit planet, dan rotasi planet (atau jelas tidak adanya) mungkin menjadi faktor kunci. untuk kelayakhunian.
Molekul organik dan kelahiran planet
Salah satu keuntungan dari survei inframerah alam semesta oleh JWST NASA adalah kemampuan untuk mengintip ke dalam awan padat dan masif dari gas dan debu antarbintang. Meskipun ini mungkin tidak terdengar sangat menarik, prospeknya menjadi jauh lebih menarik ketika Anda mempertimbangkan bahwa ini adalah tempat di mana bintang dan planet dilahirkan dan disebut pembibitan bintang.
Wilayah ruang ini tidak dapat diamati dalam spektrum cahaya tampak karena kandungan debu membuatnya buram. Namun, debu ini memungkinkan penyebaran radiasi elektromagnetik dalam rentang panjang gelombang inframerah. Ini berarti JWST akan dapat mempelajari daerah padat dari awan gas dan debu ini saat mereka runtuh dan membentuk bintang.
Selain itu, teleskop luar angkasa juga akan dapat mempelajari piringan debu dan gas yang mengelilingi bintang muda dan melahirkan planet. Tidak hanya dapat menunjukkan bagaimana planet-planet seperti yang ada di Tata Surya, termasuk Bumi, terbentuk, tetapi juga dapat menunjukkan bagaimana molekul organik yang penting bagi kehidupan didistribusikan di dalam cakram protoplanet ini.
Dan ada satu stellar nursery yang akan digarap oleh para peneliti yang sempat mengamati JWST secara khusus.
Baca juga:
Pilar penciptaan
Pilar Penciptaan adalah salah satu pemandangan kosmik paling terang dan paling indah yang pernah digambarkan oleh umat manusia. Teleskop Luar Angkasa Hubble, yang menangkap gambar indah Pilar Penciptaan (gambar di bawah), mampu mengintip jauh ke dalam menara gas dan debu setinggi satu tahun cahaya ini.
Terletak di Nebula Elang dan 6500 tahun cahaya dari Bumi di konstelasi Ular, kolom buram – Pilar Penciptaan – adalah situs pembentukan bintang yang intens. Untuk mengumpulkan detail proses kelahiran bintang di dalam pilar, Hubble mengamatinya dalam cahaya optik dan inframerah.
Cahaya inframerah diperlukan untuk mengamati proses yang terjadi di dalam Pilar Penciptaan karena, seperti palungan lainnya, cahaya tampak tidak dapat menembus debu padat dari nebula emisi ini.
Hubble dioptimalkan untuk cahaya tampak, tetapi masih berhasil mengambil gambar inframerah pilar yang menakjubkan, menunjukkan beberapa bintang muda yang hidup di dalamnya. Itulah yang membuat tim JWST bersemangat – teleskop luar angkasa inframerah mereka yang kuat akan mengungkapkan wilayah ruang angkasa yang menakjubkan ini.
Jupiter, cincin dan satelitnya
Salah satu target teleskop luar angkasa di tata surya adalah planet terbesar, raksasa gas Jupiter. Menurut NASA, tim yang terdiri lebih dari 40 peneliti telah mengembangkan program pengamatan yang akan mempelajari Jupiter, sistem cincinnya, dan dua bulannya: Ganymede dan Io. Ini akan menjadi salah satu survei teleskop pertama di Tata Surya, yang mengharuskannya dikalibrasi terhadap kecerahan raksasa gas itu sambil juga dapat mengamati sistem cincinnya yang jauh lebih redup.
Tim JWST yang akan mengamati Jupiter juga harus memperhitungkan 10 jam sehari planet tersebut. Ini akan membutuhkan "penjahitan" gambar terpisah bersama-sama untuk mempelajari satu wilayah tertentu dari planet kelima yang mengorbit dengan cepat menjauh dari Matahari, seperti Bintik Merah Besar - badai terbesar di Tata Surya, dalam dan cukup lebar untuk menelan seluruh Bumi. .
Para astronom akan mencoba untuk lebih memahami alasan fluktuasi suhu atmosfer di atas Bintik Merah Besar, karakteristik cincin redup Jupiter yang luar biasa, dan keberadaan lautan cair air asin di bawah permukaan bulan Jupiter Ganymede.
Asteroid dan objek dekat Bumi
Salah satu peran penting lain yang akan dimainkan JWST di Tata Surya adalah mempelajari asteroid dan benda-benda kecil lainnya di Tata Surya dalam rentang inframerah. Studi ini akan mencakup apa yang diklasifikasikan NASA sebagai Near-Earth Objects (NEOs), yang merupakan komet dan asteroid yang telah didorong oleh tarikan gravitasi planet-planet terdekat ke orbit yang memungkinkan mereka memasuki lingkungan Bumi.
JWST akan melakukan pengamatan asteroid dan NEO dalam jangkauan inframerah, yang tidak mungkin dilakukan dari atmosfer bumi menggunakan teleskop berbasis darat atau teleskop berbasis ruang angkasa yang kurang kuat. Tujuan dari penilaian asteroid ini adalah untuk mempelajari penyerapan dan emisi cahaya dari permukaan benda-benda ini, yang akan membantu untuk lebih memahami komposisinya. JWST juga akan memungkinkan para astronom untuk mengklasifikasikan bentuk asteroid dengan lebih baik, kandungan debunya, dan bagaimana mereka memancarkan gas.
Studi tentang asteroid sangat penting bagi para ilmuwan yang ingin memahami kelahiran Tata Surya dan planet-planetnya 4,5 miliar tahun yang lalu. Ini karena mereka terdiri dari bahan-bahan "tidak rusak" yang ada ketika planet-planet terbentuk yang lolos dari gravitasi benda-benda pembentuk planet yang lebih kecil.
Seiring dengan mempelajari kelahiran planet, bintang, dan momen awal galaksi itu sendiri, misi ini sekali lagi menunjukkan bagaimana JWST akan memecahkan beberapa misteri sains yang paling mendasar.
Apa berikutnya?
Pada 15 Juni 2022, semua instrumen NASA Webb dihidupkan dan gambar pertama telah diambil. Selain itu, empat mode pencitraan, tiga mode deret waktu, dan tiga mode spektroskopi telah diuji dan disertifikasi, hanya menyisakan tiga yang tersisa. Seperti yang telah disebutkan, pada 12 Juli, NASA berencana untuk merilis serangkaian pengamatan penggoda yang menggambarkan kemampuan Webb. Mereka akan menunjukkan keindahan gambar luar angkasa, serta memberikan gambaran kepada para astronom tentang kualitas data yang akan mereka terima.
Setelah 12 Juli, Teleskop Luar Angkasa James Webb akan mulai bekerja sepenuhnya dalam misi ilmiahnya. Jadwal rinci untuk tahun depan belum dirilis, tetapi para astronom di seluruh dunia dengan sabar menunggu data pertama dari teleskop ruang angkasa paling kuat yang pernah dibangun.
Anda dapat membantu Ukraina melawan penjajah Rusia. Cara terbaik untuk melakukannya adalah dengan menyumbangkan dana ke Angkatan Bersenjata Ukraina melalui selamatkan hidup atau melalui halaman resmi NBU.
Berlangganan halaman kami di Twitter dan Facebook.
Baca juga: