Desde que se concibió el proyecto por primera vez, los científicos han estado esperando ansiosamente el día en que Telescopio espacial James Webb (JWST) llevará al espacio. Como el sucesor planeado para Hubble El JWST utilizará sus poderosas capacidades de imágenes infrarrojas para estudiar algunos de los objetos más distantes del Universo (como la formación de las primeras galaxias) y estudiar planetas extrasolares alrededor de estrellas cercanas.
Sin embargo, ha habido mucha especulación y se habla sobre qué objetivos serán los primeros del JWST. Afortunadamente, siguiendo la recomendación del Comité de Asignación de Tiempo y una revisión técnica exhaustiva, el Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial (STScI) anunció recientemente que ha seleccionado trece programas científicos de "lanzamiento temprano", que el JWST pasará sus primeros cinco meses de servicio estudiando .
Como parte del Programa Discrecional de Ciencia de Liberación Temprana del Director JWST (DD-ERS), estos trece objetivos fueron elegidos por un riguroso proceso de revisión por pares. Esta consistió en 253 investigadores de 18 condados y 106 instituciones científicas que eligieron entre más de 100 propuestas. A cada programa se le han asignado 500 horas de tiempo de observación, una vez que finaliza el período de puesta en servicio de 6 meses.
Como dijo Ken Sembach, director del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial (STScI), en un comunicado de prensa de la ESA:
“Nos impresionó la alta calidad de las propuestas recibidas. Estos programas no solo generarán una gran ciencia, sino que también serán un recurso único para demostrar las capacidades de investigación de este extraordinario observatorio a la comunidad científica mundial… Queremos que la comunidad de investigación sea lo más productiva posible desde el punto de vista científico, lo antes posible, por eso me complace poder dedicar casi 500 horas de tiempo discrecional del director a estas observaciones científicas de lanzamiento temprano..”
Cada programa se basará en el conjunto de cuatro instrumentos científicos del JWST, que han sido aportados por la NASA, la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Espacial Canadiense (CSA). Estos incluyen el espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec) y el instrumento de infrarrojo medio (MIRI) desarrollado por la ESA, así como la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) desarrollada por la NASA y el STScI, y el generador de imágenes de infrarrojo cercano y Espectrógrafo de hendiduras (NIRISS) desarrollado por CSA.
Los trece programas seleccionados incluyen "Through the looking GLASS", que se basará en la experiencia de la comunidad astronómica utilizando Hubble para llevar a cabo una espectroscopia sin hendiduras y estudios previos para recopilar datos sobre la formación de galaxias y el medio intergaláctico, desde las primeras épocas del Universo hasta nuestros días. El investigador principal (PI) de este programa es Tommaso Treu, de la Universidad de California en Los Ángeles.
Otro es el programa Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS), que realizará observaciones superpuestas para crear una encuesta extragaláctica coordinada. El objetivo de esta encuesta es permitir a los astrónomos ver la primera luz visible del Universo (ca. 240,000 a 300,000 años después del Big Bang), así como información de la época de la reionización (ca. 150 millones a 1 billón de años después del Big Bang) y el período en que se formaron las primeras galaxias. El IP para este programa es Steven Finkelstein de la Universidad de Texas en Austin.
Luego está el Programa de Ciencias de Liberación Temprana de la Comunidad Exoplaneta en tránsito, que se basará en el trabajo del Hubble, Spitzery Kepler telescopios espaciales mediante la realización de encuestas de exoplanetas. Al igual que sus predecesores, esto consistirá en monitorear las estrellas para detectar caídas periódicas de brillo causadas por planetas que pasan entre ellas y el observador (también conocido como fotometría de tránsito).
Sin embargo, en comparación con misiones anteriores, el JWST podrá estudiar planetas en tránsito con un detalle sin precedentes, que se espera que revele volúmenes sobre sus respectivas composiciones, estructuras y dinámicas atmosféricas. Por lo tanto, se espera que este programa, para el cual el PI es Imke de Pater de la Universidad de California Berkeley, revolucione nuestra comprensión de los planetas, la formación de planetas y los orígenes de la vida.
También se centró en el estudio de exoplanetas el programa de imágenes de alto contraste de exoplanetas y sistemas extraplanetarios, que se centrará en planetas con imágenes directas y discos de escombros circunestelares. Una vez más, el objetivo es utilizar las capacidades mejoradas de JWST para proporcionar análisis detallados sobre la estructura atmosférica y las composiciones de exoplanetas, así como las propiedades de partículas de nube de los discos de escombros.
Pero, por supuesto, no todos los programas están dedicados al estudio de cosas más allá de nuestro Sistema Solar, como lo demuestra el programa que se centrará en Júpiter y el Sistema Jovian. Agregando a la investigación realizada por el Galileo y Juno En misiones, el JWST usará su conjunto de instrumentos para caracterizar y producir mapas de las capas de nubes, vientos, composición, actividad auroral y estructura de temperatura de Júpiter.
Este programa también se centrará en algunas de las lunas más grandes de Júpiter (también conocidas como las "lunas galileanas") y la estructura del anillo del planeta. Los datos obtenidos por el JWST se utilizarán para producir mapas de la atmósfera y la superficie volcánica de Io, la tenue atmósfera de Ganímedes, proporcionar restricciones sobre la estructura térmica y atmosférica de estas lunas, y buscar plumas en sus superficies. Como Alvaro Giménez, el Director de Ciencia de la ESA, proclamó:
“Es emocionante ver la participación de la comunidad astronómica en el diseño y la propuesta de los que serán los primeros programas científicos para el telescopio espacial James Webb. Webb revolucionará nuestra comprensión del Universo y los resultados que surgirán de estas primeras observaciones marcarán el comienzo de una nueva y emocionante aventura en astronomía ".
Durante su misión, que durará un mínimo de cinco años (salvo extensiones), el JWST también abordará muchos otros temas clave en la astronomía moderna, probando el Universo más allá de los límites de lo que Hubble ha podido ver. También se basará en observaciones hechas por Hubble, examinando galaxias cuya luz se ha extendido a longitudes de onda infrarrojas por la expansión del espacio.
Más allá de mirar más atrás en el tiempo para trazar la evolución cósmica, Webb también examinará los agujeros negros supermasivos (SMBH) que se encuentran en los centros de la mayoría de las galaxias masivas, con el fin de obtener estimaciones de masa precisas. Por último, pero no menos importante, Webb se centrará en el nacimiento de nuevas estrellas y sus planetas, centrándose inicialmente en mundos del tamaño de Júpiter y luego cambiando de enfoque para estudiar super-Tierras más pequeñas.
John C. Mather, científico principal del proyecto para el JWST y astrofísico senior en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, también expresó entusiasmo por los programas seleccionados. "Estoy encantado de ver la lista de los objetivos más fascinantes de los astrónomos para el telescopio Webb, y estoy extremadamente ansioso por ver los resultados", dijo. "Esperamos estar sorprendidos por lo que encontramos".
Durante años, los astrónomos e investigadores han estado esperando ansiosamente el día en que el JWST comience a reunir y publicar sus primeras observaciones. ¡Con tantas posibilidades y tanta espera por ser descubierta, el despliegue del telescopio (que está programado para 2019) es un evento que no puede llegar lo suficientemente pronto!
