Ända sedan projektet först utformades har forskare ivrigt väntat på den dag då James Webb rymdteleskop (JWST) tar utrymmet. Som den planerade efterträdaren till Hubble, JWST kommer att använda sina kraftfulla infraröda avbildningsmöjligheter för att studera några av de mest avlägsna föremålen i universum (t.ex. bildandet av de första galaxerna) och studera extrasolplaneter runt stjärnor i närheten.
Men det har varit mycket spekulationer och prat om vilka mål som kommer att vara JWST: s första. Tack och lov, till följd av rekommendationen från Time Allocation Committee och en grundlig teknisk översyn, meddelade Space Telescope Science Institute (STScI) nyligen att det har valt tretton program för ”tidigt frisläppande” för vetenskap, som JWST kommer att tillbringa sina första fem månader på att studera .
Som en del av JWST-direktörens Discretionary Early Release Science-program (DD-ERS) valdes dessa tretton mål genom en rigorös peer-review-process. Detta bestod av 253 utredare från 18 län och 106 vetenskapliga institutioner som valde bland över 100 förslag. Varje program har tilldelats 500 timmars observeringstid när 6-månaders driftsperiod har avslutats.
Som Ken Sembach, chef för Space Telescope Science Institute (STScI), sade i ett ESA: s pressmeddelande:
“Vi blev imponerade av den höga kvaliteten på de mottagna förslagen. Dessa program kommer inte bara att generera bra vetenskap, utan kommer också att vara en unik resurs för att demonstrera undersökningsförmågan hos detta extraordinära observatorium till det världsomspännande vetenskapssamhället… Vi vill att forskarsamhället ska vara så vetenskapligt produktivt som möjligt, så tidigt som möjligt, varför jag är så nöjd med att kunna ägna nästan 500 timmars direktörens diskretionära tid till dessa vetenskapliga observationer med tidiga utsläpp.”
Varje program kommer att förlita sig på JWST: s paket med fyra vetenskapliga instrument, som har bidragits av NASA, Europeiska rymdorganisationen (ESA) och den kanadensiska rymdorganisationen (CSA). Dessa inkluderar Nära-infraröd spektrograf (NIRSpec) och Mellaninfrarött instrument (MIRI) utvecklat av ESA, samt Nära-infraröd kamera (NIRCam) utvecklat av NASA och STScI, och Nära-infraröda bilder och Slitless Spectrograph (NIRISS) utvecklad av CSA.
De tretton program som väljs inkluderar "Through the looking GLASS", som kommer att förlita sig på det astronomiska samhällets erfarenhet av att använda Hubble att genomföra slitsfri spektroskopi och tidigare undersökningar för att samla data om galaxbildning och det intergalaktiska mediet, från de tidigaste epokarna av universum till nutid. Den huvudsakliga utredaren (PI) för detta program är Tommaso Treu från University of California Los Angeles.
Ett annat är programmet Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS), som kommer att genomföra överlappande observationer för att skapa en samordnad extragalaktisk undersökning. Denna undersökning är avsedd att låta astronomer se universums första synliga ljus (ca. 240 000 till 300 000 år efter Big Bang), samt information från Reionization Epoch (ca. 150 miljoner till 1 miljard år efter Big Bang) och perioden då de första galaxerna bildades. PI för detta program är Steven Finkelstein från University of Texas i Austin.
Sedan finns det Transiting Exoplanet Community Early Programme Science, som kommer att bygga vidare på Hubble, Spitzer, och Kepler rymdteleskop genom att utföra exoplanetundersökningar. Liksom dess föregångare kommer detta att bestå av övervakning av stjärnor för periodiska dopp i ljusstyrka som orsakas av planeter som passerar mellan dem och observatören (alias Transit Photometry).
JWST kommer dock att kunna studera transiterande planeter i enastående detalj, jämfört med tidigare uppdrag, vilket förväntas avslöja volymer om deras respektive atmosfäriska kompositioner, strukturer och dynamik. Detta program, för vilket PI är Imke de Pater från University of California Berkeley, förväntas därför revolutionera vår förståelse av planeter, planetbildning och livets ursprung.
Också fokuserat på studiet av exoplaneter är programmet High Contrast Imaging of Exoplanets and Extraplanetary Systems, som kommer att fokusera på direktavbildade planeter och circumstellar-skräpskivor. Återigen är målet att använda JWST: s förbättrade förmågor för att tillhandahålla detaljerade analyser av den atmosfäriska strukturen och kompositionerna för exoplaneter, liksom molnpartikelegenskaperna hos skräpskivor.
Men naturligtvis är inte alla program dedikerade till att studera saker bortom vårt solsystem, vilket visas av programmet som kommer att fokusera på Jupiter och det joviska systemet. Lägga till den forskning som utförs av Galileo och Juno uppdrag, kommer JWST att använda sin svit av instrument för att karakterisera och producera kartor över Jupiters molnlager, vindar, komposition, auroral aktivitet och temperaturstruktur.
Detta program kommer också att fokusera på några av Jupiters största månar (alias "Galilean Moons") och planetens ringstruktur. Data som erhållits av JWST kommer att användas för att producera kartor över Ios atmosfär och vulkanyta, Ganymedes svaga atmosfär, ger begränsningar på dessa måners termiska och atmosfäriska struktur och söker efter plommor på deras ytor. Som Alvaro Giménez, ESA: s vetenskapsdirektör, förklarade:
”Det är spännande att se det astronomiska samhällets engagemang i att utforma och föreslå vad som kommer att bli de första vetenskapliga programmen för James Webb Space Telescope. Webb kommer att revolutionera vår förståelse av universum och resultaten som kommer från dessa tidiga observationer kommer att markera början på ett spännande nytt äventyr inom astronomi. ”
Under sitt uppdrag, som kommer att pågå i minst fem år (spärra förlängningar), kommer JWST också att ta upp många andra viktiga ämnen inom modern astronomi och undersöka universumet utöver gränserna för vad Hubble har kunnat se. Det kommer också att bygga vidare på observationer gjorda av Hubble och undersöka galaxer vars ljus har sträckts till infraröda våglängder genom utbyggnaden av rymden.
Utöver att titta längre bakåt i tiden för att kartlägga den kosmiska utvecklingen kommer Webb också att undersöka de supermassiva svarta hålen (SMBH) som ligger i centrum för de mest massiva galaxerna - i syfte att få exakta massuppskattningar. Sist, men inte minst, kommer Webb att fokusera på födelsen av nya stjärnor och deras planeter, inledningsvis med fokus på Jupiter-stora världar och sedan flytta fokus för att studera mindre superjordar.
John C. Mather, Senior Project Scientist for JWST och Senior Astrophysicist vid NASA: s Goddard Space Flight Center, uttryckte också entusiasm för de utvalda programmen. "Jag är stolt över att se listan över astronomers mest fascinerande mål för Webb-teleskopet och extremt angelägen om att se resultaten," sade han. "Vi räknar med att bli förvånade över vad vi finner."
I flera år väntar astronomer och forskare ivrigt på dagen då JWST börjar samla och släppa sina första observationer. Med så många möjligheter och så mycket som väntar på att upptäckas är teleskopets distribution (som är planerad till 2019) en händelse som inte kan komma tillräckligt snart!
