Znanstveniki že od začetka zamisli o projektu nestrpno pričakujejo dan, ko bo zaživel projekt James Webb vesoljski teleskop (JWST) se bo odpravil v vesolje. Kot načrtovanega naslednika Hubble, JWST bo s svojimi zmogljivimi infrardečimi slikami zmogel preučevati nekatere najbolj oddaljene predmete v vesolju (na primer oblikovanje prvih galaksij) in preučevati ekstra sončne planete okoli bližnjih zvezd.
Vendar se je veliko ugibalo in govorilo o tem, kateri cilji bodo prvi JWST. K sreči je po priporočilu odbora za določitev časa in temeljitem tehničnem pregledu znanstveni inštitut za vesoljski teleskop (STScI) nedavno objavil, da je izbral trinajst znanstvenih programov za zgodnje sproščanje, ki jih bo JWST prvih pet mesecev preživel v študiju .
Teh trinajstih ciljev je bilo v okviru diskrecijskega znanstvenega programa za zgodnje izdaje (DD-ERS) direktorja JWST izbranih s strogim postopkom strokovnega pregleda. Vsebovalo je 253 preiskovalcev iz 18 okrožij in 106 znanstvenih institucij, ki so izbirale med več kot 100 predlogi. Vsakemu programu je dodeljeno 500 ur opazovalnega časa, ko se konča šestmesečni zagon.
Kot je v izjavi za agencijo ESA povedal Ken Sembach, direktor znanstvenega inštituta za vesoljski teleskop (STScI):
“Navdušeni smo bili nad visoko kakovostjo prejetih predlogov. Ti programi ne bodo prinesli le velike znanosti, ampak bodo tudi svojevrsten vir za dokazovanje raziskovalnih zmogljivosti tega izjemnega opazovalnega urada svetovni znanstveni skupnosti… Želimo si, da bi bila raziskovalna skupnost čim bolj znanstveno produktivna, zato sem tako vesel, da lahko tem znanstvenim opazovanjem o zgodnji izdaji posvetim skoraj 500 ur direktorjevega diskrecijskega časa..”
Vsak program se bo opiral na zbirko štirih znanstvenih instrumentov JWST, ki so jih prispevali NASA, Evropska vesoljska agencija (ESA) in Kanadska vesoljska agencija (CSA). Sem spadajo skoraj infrardeči spektrograf (NIRSpec) in srednje infracrveni instrument (MIRI), ki ga je razvil ESA, pa tudi bližnje infrardeča kamera (NIRCam), ki sta jo razvila NASA in STScI, ter bližnje infracrveni imalec in Spektrograf brez struge (NIRISS), ki ga je razvil CSA.
Trinajst izbranih programov vključuje »Skozi pogled na steklo«, ki se bo oprl na izkušnje astronomske skupnosti pri uporabi Hubble izvajati brezdrezno spektroskopijo in prejšnje raziskave za zbiranje podatkov o nastanku galaksij in medgalaktičnem mediju, od najzgodnejših epoh vesolja do današnjih dni. Glavni preiskovalec tega programa je Tommaso Treu z kalifornijske univerze v Los Angelesu.
Drug je program Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS), ki bo izvajal prekrivajoča se opazovanja, da bi ustvaril usklajeno ekstragalaktično raziskavo. Ta raziskava naj bi astronomom omogočila, da vidijo prvo vidno svetlobo vesolja (približno 240 000 do 300 000 let po velikem udaru), pa tudi informacije iz epohe reionizacije (približno 150 milijonov do 1 milijarde let po velikem udaru) in obdobje, ko so nastale prve galaksije. Vodja tega programa je Steven Finkelstein z univerze v Teksasu v Austinu.
Potem je tu še program znanosti o zgodnji izdaji skupnosti tranzitnih eksoplanetov, ki bo temeljil na delu Hubble, Spitzer, in Kepler vesoljski teleskopi z izvajanjem raziskav eksoplanetov. Tako kot predhodniki bo tudi to vključevalo spremljanje zvezd za občasne potopitve v svetlosti, ki jih povzročajo planeti, ki prehajajo med njimi in opazovalcem (aka. Tranzitna fotometrija).
Vendar pa bo JWST lahko v primerjavi s prejšnjimi misijami preučeval planete na tranzitu s podrobnostmi brez primere, kar naj bi razkrilo obsege njihovih sestavov, struktur in dinamike atmosfere. Ta program, za katerega je PI Imke de Pater z kalifornijske univerze Berkeley, naj bi tako spremenil naše razumevanje planetov, oblikovanje planetov in izvor življenja.
Na študij eksoplanetov se osredotoča tudi program visoke kontrastnosti slik eksoplanetov in zunajplanetarnih sistemov, ki se bo osredotočil na neposredno posnete planete in obodne diske. Cilj je še enkrat uporabiti izboljšane zmogljivosti JWST za natančne analize atmosferske zgradbe in sestave eksoplanetov ter lastnosti delcev oblakov na diskih.
Seveda pa vsi programi niso namenjeni preučevanju stvari zunaj našega Osončja, kar dokazuje program, ki se bo osredotočil na Jupiter in Jovian sistem. Dodajanje k raziskavam, ki jih je opravil Galileo in Juno V misijah bo JWST uporabil svoj nabor instrumentov za opis in izdelavo zemljevidov Jupitrovih oblakov, vetrov, sestave, avroralne aktivnosti in temperaturne strukture.
Ta program se bo osredotočil tudi na nekatere največje lune Jupitra (aka "Galilejske lune") in na zgradbo planeta. Podatki, ki jih je pridobil JWST, bodo uporabljeni za izdelavo zemljevidov Iojeve atmosfere in vulkanske površine, Ganymedejeve ostre atmosfere, zagotavljanja omejitev v toplotni in atmosferski strukturi teh lun ter za iskanje plinov na njihovih površinah. Kot je dejal Alvaro Giménez, direktor znanosti ESA:
"Vznemirljivo je videti sodelovanje astronomske skupnosti pri oblikovanju in predlaganju, kakšni bodo prvi znanstveni programi Jamesovega vesoljskega teleskopa. Webb bo spremenil naše razumevanje vesolja in rezultati, ki bodo izhajali iz teh zgodnjih opazovanj, bodo začeli razburljivo novo pustolovščino v astronomiji. "
Med svojim poslanstvom, ki bo trajalo najmanj pet let (razširitve ovir), bo JWST obravnaval tudi številne druge ključne teme v sodobni astronomiji, s čimer bo preizkusil vesolje zunaj meja tega, kar je Hubble sposoben videti. Prav tako bo gradil na opazovanjih Hubbleja, ki je preučeval galaksije, katerih svetloba se je s širjenjem vesolja razširila v infrardeče valovne dolžine.
Poleg tega da bo Webb pozneje v zemljevid kozmične evolucije raziskal tudi supermasivne črne luknje (SMBH), ki ležijo v središčih najbolj množičnih galaksij - z namenom pridobitve natančnih masnih ocen. Nenazadnje se je Webbwill osredotočil na rojstvo novih zvezd in njihovih planetov, sprva se bo osredotočil na svetove velikosti Jupiter in nato preusmeril fokus na preučevanje manjših super-Zemlj.
John C. Mather, starejši znanstvenik projekta JWST in starejši astrofizik iz Nasinega vesoljskega letališkega centra Goddard, je prav tako izrazil navdušenje nad izbranimi programi. "Navdušen sem nad prikazom seznama najbolj očarljivih ciljev astronomov za Webb teleskop in izjemno željan rezultatov," je dejal. "Popolnoma pričakujemo, da bomo presenečeni nad tem, kar bomo našli."
Že leta astronomi in raziskovalci že nestrpno čakajo na dan, ko se JWST začne zbirati in sprostiti svoja prva opažanja. S toliko možnostmi in toliko čakanja na odkritje je uvajanje teleskopa (predvidoma leta 2019) dogodek, ki ne more priti kmalu!
