News - Ջեյմս Ուեբ աստղադիտակը կարողանում է չափել էկզոմոլորակների ջերմաստիճանը

Ջեյմս Ուեբ տիեզերական աստղադիտակը (JWST) արդեն ողջունվել է տեղեկություններ տրամադրելու համար, որոնք նախկինում անհնար էր ստանալ: Իսկ այժմ նրան հաջողվել է որոշել էկզոմոլորակի ջերմաստիճանը, գրում է Science News-ը։ Աստղագետները JWST-ը համարում են տիեզերական աստղադիտակների գագաթնակետը։ Այն երբևէ տիեզերք արձակված ամենամեծ և ամենահզոր աստղադիտակն է և հանդիսանում է Hubble տիեզերական աստղադիտակի իրավահաջորդը: Շատերը կարծում են, որ JWST-ի միջոցով մենք կկարողանանք դիտարկել տիեզերքի ավելի հեռավոր շրջանները: Այն բաղկացած է մի քանի տեսախցիկներից և սպեկտրոմետրերից, որոնք ունակ են հայտնաբերել ինֆրակարմիր ճառագայթումը։ Դրանց թվում են մոտ ինֆրակարմիր սպեկտրոգրաֆը (NIRSpec), միջին ինֆրակարմիր գործիքը (MIRI) և մոտ ինֆրակարմիր տեսախցիկը (NIRCam): Գիտնականները հույս ունեն ստանալ տեղեկատվություն, որը կօգնի նրանց պարզել, թե ինչպիսի տեսք ուներ վաղ տիեզերքը, ինչպես են ձևավորվել և զարգացել գալակտիկաները և ինչպես են աստղերը ծնվել գազային և փոշու միգամածությունների ներսում: Միևնույն ժամանակ JWST-ի մեկ այլ կարևոր առաքելություն էկզոմոլորակների մթնոլորտների ուսումնասիրությունն է և պարզելը, թե արդյոք դիտարկված մոլորակները պարունակում են կյանքի առաջացման համար անհրաժեշտ բաղադրիչներ։ Մարտի 27-ին JWST-ը կարողացավ չափել TRAPPIST-1 b քարքարոտ էկզոմոլորակի ցերեկային ջերմաստիճանը։ Տեսականորեն մենք կարող ենք չափել երկնային մարմինների ջերմաստիճանը՝ օգտագործելով Շտեֆան-Բոլցմանի օրենքը, որը կապում է մարմնի ջերմաստիճանը նրա հոսքի հետ՝ նրա արձակած լույսի քանակի չափումը։ Այսպիսով, մոլորակի ջերմաստիճանը տեսականորեն հաշվարկելու համար անհրաժեշտ է որոշել նրա ընդունող աստղի հոսքը, որը կարելի է չափել, մոլորակի և աստղի միջև հեռավորությունը և մոլորակի «ալբեդոն»: Ալբեդոն մեծություն է, որը հաշվի է առնում աստղային լույսի մասնաբաժինը, որն արտացոլվում է մոլորակից: 1-միավոր ալբեդո ունեցող մոլորակը կատարյալ կերպով արտացոլում է իր վրա ընկած ողջ լույսը, մինչդեռ 0-ի ալբեդո ունեցող մոլորակը կլանում է իր վրա ընկած ամբողջ ճառագայթումը: Այնուհետև աստղագետները որոշում են մոլորակի ջերմաստիճանը՝ օգտագործելով մոլորակի ալբեդոյի մեծությունը և ընդունող աստղից ստացվող ընդհանուր հոսքը: Մոլորակի ջերմաստիճանը հաշվարկելու այս մեթոդը պարզ է և բավականին կոպիտ: JWST-ում տեղադրված են մի քանի տեսախցիկներ և սպեկտրոմետրեր: MIRI գործիքի միջոցով, որը բաղկացած է տեսախցիկից և սպեկտրոգրաֆից, չափվել է TRAPPIST-1 b մոլորակի ցերեկային կողմի ջերմաստիճանը։ TRAPPIST-1 b-ի ֆոտոմետրիկ դիտարկումները կատարվել են MIRI-ի կողմից հենց այն ժամանակ, երբ սկսվել է նրա երկրորդական խավարումը: Երկրորդային խավարումն այն է, երբ էկզոմոլորակը սկսում է հետ մնալ իր ընդունող աստղից, ինչպես տեսնում է JWST-ի նման «դիտորդը»: Վերջինիս դիտարկումները կատարվել են MIRI աստղադիտակի F1500W ֆիլտրի միջոցով։ Այս ֆիլտրը թույլ է տալիս հայտնաբերել որոշակի ալիքի երկարության ինֆրակարմիր ճառագայթում, որը նման է այն բանին, ինչ գիտնականներն ակնկալում են տեսնել էկզոմոլորակներից, քանի որ TRAPPIST-1 b-ը մոլորակ է, և, հետևաբար, այն ինքնուրույն լույս չի արձակում: Այնուամենայնիվ, երբ դիտվում է ինֆրակարմիր տիրույթում, այն լույս է արձակում: Ուստի MIRI-ն իդեալական գործիք է էկզոմոլորակները դիտարկելու համար։ Հայտնաբերելով այն ինֆրակարմիր տիրույթում, մենք կարող ենք որոշել դրա հոսքը կամ պայծառությունը: MIRI-ն, օգտագործելով F1500W ֆիլտրը, դիտարկել է TRAPPIST-1 b-ը հինգ տարբեր երկրորդական դիտարկման ժամանակաշրջանների ընթացքում: Դիտարկման տվյալները բաղկացած են ինֆրակարմիր ճառագայթման տակ մոլորակի պայծառության չափումից: Այնուհետեւ գիտնականները նվազեցնում եւ օպտիմալացնում են դրանք՝ օգտագործելով համակարգչային ծրագրերը եւ ստանում են էկզոմոլորակի «լույսի կորը»: Համակարգչային մոդելները ցույց են տալիս, որ եթե TRAPPIST-1 b-ը չունենար պատշաճ բաշխված ջերմային մթնոլորտ, նրա ջերմաստիճանը կլիներ 500 Կ-ից մի փոքր ավելի: Բայց եթե TRAPPIST-1 b-ն ունենար ջերմության միատեսակ բաշխմամբ մթնոլորտ, ապա նրա ցերեկային ջերմաստիճանը մոտ կլիներ 400 Կ-ին: Այս մոդելների համեմատությունը ցույց է տալիս, որ TRAPPIST-1 b-ը, ամենայն հավանականությամբ, ժայռոտ մոլորակ է՝ առանց մթնոլորտի: Եթե ​​այն մթնոլորտ ունենար, ջերմությունը հավասարաչափ կբաշխվեր նրա վրա՝ նվազեցնելով ցերեկային ջերմաստիճանը։ JWST-ի այս ձեռքբերումը միայն սկիզբն է: Երկրորդային խավարումը հայտնաբերելու նրա կարողությունն ինքնին հսկայական ձեռքբերում է: Չափելով մոլորակի ջերմաստիճանը` մենք կարող ենք որոշել, թե արդյոք այն ունի մթնոլորտ, ինչը կարևոր քայլ է մոլորակի վրա կյանքի գոյությունը որոշելու համար: Քանի որ այլ մոլորակների նմանատիպ դիտարկումներն ավելանում են, մենք ավելին կիմանանք այլ մոլորակների վրա կյանքի հնարավորությունների մասին: JWST-ի մարտահրավերներից է նաև կյանքի ծագման ըմբռնումը: Գիտնականները հույս ունեն, որ հաջորդ սերնդի այս դիտարկումները կարող են ավելի շատ տեղեկություններ տալ տիեզերքի այլ էկզոմոլորակների մթնոլորտի հատկությունների մասին: