Seit der ersten Konzeption des Projekts haben Wissenschaftler gespannt auf den Tag gewartet, an dem die James Webb Weltraumteleskop (JWST) wird in den Weltraum gebracht. Als geplanter Nachfolger von Hubble, Das JWST wird seine leistungsstarken Infrarot-Bildgebungsfunktionen nutzen, um einige der entferntesten Objekte im Universum (wie die Bildung der ersten Galaxien) zu untersuchen und außersolare Planeten um nahegelegene Sterne zu untersuchen.
Es wurde jedoch viel darüber spekuliert und darüber gesprochen, welche Ziele die ersten der JWST sein werden. Glücklicherweise gab das Space Telescope Science Institute (STScI) auf Empfehlung des Time Allocation Committee und einer gründlichen technischen Überprüfung kürzlich bekannt, dass es dreizehn wissenschaftliche „Early Release“ -Programme ausgewählt hat, die das JWST in den ersten fünf Monaten seines Studiums im Dienst studieren wird .
Im Rahmen des Discretionary Early Release Science Program (DD-ERS) des JWST-Direktors wurden diese dreizehn Ziele in einem strengen Peer-Review-Verfahren ausgewählt. Dies bestand aus 253 Ermittlern aus 18 Landkreisen und 106 wissenschaftlichen Einrichtungen, die aus über 100 Vorschlägen auswählten. Jedem Programm wurden nach Ablauf der sechsmonatigen Inbetriebnahme 500 Stunden Beobachtungszeit zugewiesen.
Wie Ken Sembach, der Direktor des Space Telescope Science Institute (STScI), in einer Pressemitteilung der ESA sagte:
“Wir waren beeindruckt von der hohen Qualität der eingegangenen Vorschläge. Diese Programme werden nicht nur großartige wissenschaftliche Erkenntnisse hervorbringen, sondern auch eine einzigartige Ressource sein, um der weltweiten wissenschaftlichen Gemeinschaft die Untersuchungsfähigkeiten dieses außergewöhnlichen Observatoriums zu demonstrieren… Wir möchten, dass die Forschungsgemeinschaft so früh wie möglich so wissenschaftlich produktiv wie möglich ist. Deshalb freue ich mich sehr, dass ich diesen wissenschaftlichen Beobachtungen mit frühzeitiger Veröffentlichung fast 500 Stunden Ermessensspielraum des Direktors widmen kann.”
Jedes Programm stützt sich auf die vier wissenschaftlichen Instrumente des JWST, die von der NASA, der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und der kanadischen Weltraumorganisation (CSA) bereitgestellt wurden. Dazu gehören der von der ESA entwickelte Nahinfrarotspektrograph (NIRSpec) und das Mittelinfrarotinstrument (MIRI) sowie die von der NASA und dem STScI entwickelte Nahinfrarotkamera (NIRCam) sowie der Nahinfrarotbildgeber und Vom CSA entwickelter spaltloser Spektrograph (NIRISS).
Zu den dreizehn ausgewählten Programmen gehört „Through the Looking GLASS“, das sich auf die Erfahrungen der astronomischen Gemeinschaft stützt Hubble schlitzlose Spektroskopie und frühere Untersuchungen durchzuführen, um Daten über die Galaxienbildung und das intergalaktische Medium von den frühesten Epochen des Universums bis heute zu sammeln. Der Principal Investigator (PI) für dieses Programm ist Tommaso Treu von der University of California in Los Angeles.
Ein weiteres ist das CEERS-Programm (Cosmic Evolution Early Release Science), das überlappende Beobachtungen durchführt, um eine koordinierte extragalaktische Untersuchung zu erstellen. Diese Umfrage soll Astronomen das erste sichtbare Licht des Universums (ca. 240.000 bis 300.000 Jahre nach dem Urknall) sowie Informationen aus der Reionisierungsepoche (ca. 150 Millionen bis 1 Milliarde Jahre nach dem Urknall) ermöglichen. und die Zeit, in der sich die ersten Galaxien bildeten. Der PI für dieses Programm ist Steven Finkelstein von der University of Texas in Austin.
Dann gibt es das Transiting Exoplanet Community Early Release Science Program, das auf der Arbeit des Hubble, Spitzer, und Kepler Weltraumteleskope durch Durchführung von Exoplanetenvermessungen. Wie bei seinen Vorgängern besteht dies darin, Sterne auf periodische Helligkeitseinbrüche zu überwachen, die durch Planeten verursacht werden, die zwischen ihnen und dem Beobachter vorbeiziehen (auch bekannt als Transitphotometrie).
Im Vergleich zu früheren Missionen wird das JWST jedoch in der Lage sein, Transitplaneten in beispiellosen Details zu untersuchen, was voraussichtlich Bände über ihre jeweiligen atmosphärischen Zusammensetzungen, Strukturen und Dynamiken enthüllen wird. Dieses Programm, für das der PI Imke de Pater von der University of California in Berkeley ist, soll daher unser Verständnis von Planeten, Planetenbildung und den Ursprüngen des Lebens revolutionieren.
Ebenfalls auf die Untersuchung von Exoplaneten ausgerichtet ist das Programm High Contrast Imaging von Exoplaneten und extraplanetaren Systemen, das sich auf direkt abgebildete Planeten und zirkumstellare Trümmerscheiben konzentrieren wird. Ziel ist es erneut, die erweiterten Funktionen des JWST zu nutzen, um detaillierte Analysen der atmosphärischen Struktur und Zusammensetzung von Exoplaneten sowie der Wolkenpartikeleigenschaften von Trümmerscheiben bereitzustellen.
Aber natürlich sind nicht alle Programme dem Studium von Dingen außerhalb unseres Sonnensystems gewidmet, wie das Programm zeigt, das sich auf Jupiter und das Jupiter-System konzentrieren wird. Ergänzung der von der Galileo und Juno Bei Missionen wird das JWST seine Instrumentensuite verwenden, um Karten der Wolkenschichten, Winde, Zusammensetzung, Auroraktivität und Temperaturstruktur des Jupiter zu charakterisieren und zu erstellen.
Dieses Programm konzentriert sich auch auf einige der größten Monde Jupiters (auch bekannt als "Galiläische Monde") und die Ringstruktur des Planeten. Die vom JWST erhaltenen Daten werden verwendet, um Karten der Atmosphäre und der vulkanischen Oberfläche von Io, der schwachen Atmosphäre von Ganymede, zu erstellen, die thermische und atmosphärische Struktur dieser Monde einzuschränken und nach Federn auf ihren Oberflächen zu suchen. Alvaro Giménez, der Wissenschaftsdirektor der ESA, erklärte:
„Es ist aufregend zu sehen, wie sich die astronomische Gemeinschaft für die Entwicklung und den Vorschlag der ersten wissenschaftlichen Programme für das James Webb-Weltraumteleskop engagiert. Webb wird unser Verständnis des Universums revolutionieren und die Ergebnisse dieser frühen Beobachtungen werden den Beginn eines aufregenden neuen Abenteuers in der Astronomie markieren. “
Während seiner Mission, die mindestens fünf Jahre dauern wird (mit Ausnahme von Verlängerungen), wird sich das JWST auch mit vielen anderen Schlüsselthemen der modernen Astronomie befassen und das Universum jenseits der Grenzen dessen untersuchen, was Hubble sehen konnte. Es wird auch auf Beobachtungen von Hubble aufbauen und Galaxien untersuchen, deren Licht durch die Ausdehnung des Weltraums in infrarote Wellenlängen gestreckt wurde.
Webb wird nicht nur weiter in die Vergangenheit zurückblicken, um die kosmische Evolution aufzuzeichnen, sondern auch die Supermassive Black Holes (SMBH) untersuchen, die sich in den Zentren der massereichsten Galaxien befinden - um genaue Massenschätzungen zu erhalten. Zu guter Letzt wird sich Webb auf die Geburt neuer Sterne und ihrer Planeten konzentrieren, sich zunächst auf Welten in Jupiter-Größe konzentrieren und dann den Fokus verschieben, um kleinere Supererden zu untersuchen.
John C. Mather, Senior Project Scientist für das JWST und Senior Astrophysicist am Goddard Space Flight Center der NASA, zeigte sich ebenfalls begeistert von den ausgewählten Programmen. "Ich freue mich sehr über die Liste der faszinierendsten Ziele der Astronomen für das Webb-Teleskop und bin äußerst gespannt auf die Ergebnisse", sagte er. "Wir gehen davon aus, dass wir von dem, was wir finden, überrascht sein werden."
Seit Jahren warten Astronomen und Forscher gespannt auf den Tag, an dem das JWST seine ersten Beobachtungen sammelt und veröffentlicht. Mit so vielen Möglichkeiten und so viel Wartezeit, entdeckt zu werden, ist der Einsatz des Teleskops (der für 2019 geplant ist) ein Ereignis, das nicht früh genug kommen kann!
