Несмотря на то что недавно космический телескоп Джеймса Уэбба передал первое в истории изображение звезды после выравнивания зеркал, он все еще находится на стадии калибровки. Для оптимальной работы приборы должны быть охлаждены примерно до -230 °C. Полностью его введут в эксплуатацию этим летом, и астрономы всего мира с нетерпением ждут этого. Высокая чувствительность аппарата, предназначенного для наблюдения в инфракрасном и части видимого спектра, позволит наблюдать галактики из самых дальних уголков Вселенной. Однако одна из его первых целей будет не так уж далека.
Для испытания возможностей телескопа и ознакомления ученых с инструментами отобрано тринадцать проектов, которые должны быть выполнены в первые пять месяцев работы.
Большинство из них будут посвящены изучению далеких галактик, межгалактической среды и массивных черных дыр. Также запланировано проверить возможности «Джеймса Уэбба» для изучения Солнечной системы, наблюдая за системой Юпитера.
Команда проекта намерена изучить облачный слой Юпитера, ветры, авроральную активность и температурную структуру, составить карты атмосферы и поверхности двух спутников (Ио и Ганимеда), а также охарактеризовать структуру его кольцевой системы. Инфракрасные возможности «Джеймса Уэбба», особенно в среднем инфракрасном диапазоне, позволяют проникнуть в атмосферу планеты. Атмосфера Земли слишком турбулентна для точной калибровки наблюдений, что добавляет неопределенность к измерениям с Земли, на которые уже влияет фоновое инфракрасное излучение.
Расположение Джеймса Уэбба в космосе освобождает его от помех, создаваемых фоновым инфракрасным излучением, что позволит телескопу передавать данные о Юпитере с исключительной точностью.
Самая массивная планета Солнечной системы, Юпитер, давно не является для нас неизвестной. Ее близость позволила ученым собрать много данных за годы наблюдений с Земли и из космоса. Исследовательские миссии, такие как Galileo (1995 и 2003) и Juno (с 2016 года), вращались вокруг планеты, добавляя к нашему пониманию. Но Юпитеру еще есть что показать.
«Чем больше вы узнаете, тем больше вещей остается непонятыми, так что всегда нужна дополнительная информация. » — отметила Имке де Патер, астроном из Калифорнийского университета в Беркли. Ещё предстоит выяснить ряд вопросов, начиная с поведения атмосферы, особенно того, как она взаимодействует с магнитосферой. Исследователи также намерены детально изучить знаменитое Большое красное пятно — гигантский антициклон в южном полушарии планеты. » Мы проведём поиск сигнатур всех химических соединений, присущих только Большому красному пятну, способных служить источниками красных хромофоров. В 2018 году Ли Флетчер, планетарный ученый из Университета Лестера и участник проекта «Юпитер», сделал такое заявление.
Система Юпитера предоставляет возможность исследовать разные среды в едином пространстве, что позволит оценить возможности телескопа. Четыре прибора (NIRCam, NIRSpec, MIRI и NIRISS), установленные на борту, будут использоваться в различных комбинациях в рамках проекта.
Космический телескоп «Джеймс Уэбб» будет изучать Ио, третий по размеру спутник Юпитера и наиболее активный геологически объект Солнечной системы с более чем 400 действующими вулканами. Также запланировано наблюдение Ганимеда, крупнейшего спутника Юпитера и Солнечной системы, покрытого льдом наполовину и обладающего магнитосферой, вероятно, созданной аналогично земной за счет конвективных движений в металлическом ядре.
Телескоп, имеющий слишком высокую чувствительность к ближним объектам.
Вначале команда планировала осуществить более амбициозные задачи в рамках этого проекта. Но оказалось, что телескоп слишком чувствителен для достижения целей. Прибор был создан и настроен прежде всего для наблюдения за отдаленной Вселенной.
Планеты свет не излучают сами по себе, лишь отражают свет своей звезды. Однако при изучении деталей, таких как слои атмосферы Юпитера, спутники или кольца, отраженный свет может затруднить наблюдения – подобно тому, как фотография, сделанная против света, показывает мало деталей объекта. Особенно ярк Юпитер (его средняя величина составляет -2,7). Чтобы «Джеймс Уэбб» смог запечатлеть детали системы Юпитера, ученые пришлось изменить некоторые параметры и уменьшить поле зрения.
«В первые годы работы «Уэбб» должен открыть новые страницы в истории становления звезд и планет. «— отметил Клаус Понтоппидан, научный сотрудник Научного института космического телескопа по проекту «Уэбб». Ученый объясняет, что возможности «Уэбба» идеально подходят для изучения процесса формирования звезд и планет по трем причинам: инфракрасный свет хорошо виден сквозь пыль, он улавливает тепловые сигнатуры молодых звезд и планет и выявляет наличие важных соединений, таких как вода и органическая химия.
Для лучшего понимания далеких планет, в частности, определения состава их атмосферы, необходимо полностью изучить планеты нашей собственной Солнечной системы, которые будут своего рода эталоном. Изучение Юпитера с помощью аппарата «Джеймс Уэбб» позволит также разработать новые аналитические инструменты, применимые астрономическим сообществом для более детального изучения других планет внешней части Солнечной системы.