«Ջեյմս Ուեբ» աստղադիտակն արդեն փառաբանվել է նրանով, որ թույլ է տալիս ստանալ տեղեկատվություն, որը նախկինում անհնար էր ստանալ: Այժմ նրան հաջողվել է որոշել էկզոմոլորակի ջերմաստիճանը։ Այս մասին գրում է Science News-ը։
Աստղագետները Ջեյմս Ուեբի տիեզերական աստղադիտակը (JWST) 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 մերձավոր ինֆրակարմիր դիապազոնի սպեկտրոգրաֆը (NIRSPEC), միջին ինֆրակարմիր դիապազոնի սարքը (MIRI) և մերձավոր ինֆրակարմիր դիապազոնի տեսախցիկը (NIRCam): Գիտնականները ակնկալում են տեղեկատվություն ստանալ, որը կօգնի պարզել, թե ինչպիսի տեսք ուներ վաղ Տիեզերքը, ինչպես են ձևավորվել և զարգացել գալակտիկաները և ինչպես են աստղերը ծնվել գազային և փոշու միգամածությունների ներսում։ Միաժամանակ, JWST-ի մեկ այլ կարևոր առաքելությունը էկզոմոլորակների մթնոլորտների ուսումնասիրությունն է ու պարզելը, թե արդյոք դիտարկված մոլորակները պարունակում են կյանքի առաջացման համար անհրաժեշտ բաղադրիչներ։ 2023 թվականի մարտի 27-ին JWST-ը կարողացավ չափել TRAPPIST-1 b քարքարոտ էկզոմոլորակի ցերեկային ջերմաստիճանը։
Տեսականորեն մենք կարող ենք չափել երկնային մարմինների ջերմաստիճանը՝ օգտագործելով Ստեֆան-Բոլցմանի օրենքը։ Այս օրենքը կապում է մարմնի ջերմաստիճանը նրա հոսքի հետ (նրա ճառագայթած լույսի քանակության չափը): Այսպիսով, մոլորակի ջերմաստիճանը տեսականորեն հաշվարկելու համար անհրաժեշտ է որոշել նրա տեր-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 կատարելապես արտացոլում է իր վրա ընկնող ամբողջ լույսը, մինչդեռ 0 (զրո) ալբեդո ունեցող մոլորակը կլանում է իր վրա ընկնող ամբողջ ճառագայթումը: Այնուհետև աստղագետները որոշում են մոլորակի ջերմաստիճանը՝ օգտագործելով մոլորակի ալբեդոյի մեծությունը և տեր-աստղից ստացվող ընդհանուր հոսքը: Մոլորակի ջերմաստիճանը հաշվարկելու այս մեթոդը պարզ է և բավականին կոպիտ:
JWST-ի վրա տեղակայված են մի քանի տեսախցիկներ և սպեկտրոմետրեր: MIRI սարքավորման 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 դրա երկրորդային խավարումը: Երկրորդային խավարումն այն պահն է, երբ էկզոմոլորակը սկսում է հետ մնալ իր տեր-աստղից, ինչը տեսնում է JWST-ի նման դիտորդը: JWST-ի դիտարկումները կատարվել են MIRI աստղադիտակի F1500W զտիչի օգտագործմամբ։ Այս զտիչը թույլ է տալիս հայտնաբերել որոշակի երկարությամբ ալիքի ինֆրակարմիր ճառագայթումը, նման նրան, ինչ գիտնականներն ակնկալում են տեսնել էկզոմոլորակներից: Քանի որ TRAPPIST-1 b-ը մոլորակ է, այն սեփական լույս չի ճառագայթում: Սակայն, ինֆրակարմիր դիապազոնում դիտարկելու դեպքում այն լույս է տալիս: Ուստի MIRI-ն իդեալական գործիք է էկզոմոլորակները դիտարկելու համար։ Հայտնաբերելով այն ինֆրակարմիր դիապազոնում, կարող ենք որոշել դրա հոսքը կամ պայծառությունը: MIRI-ն, օգտագործելով F1500W զտիչը, դիտարկել է TRAPPIST-1 b-ը երկրորդական դիտարկման հինգ տարբեր ժամանակաշրջանների ընթացքում: Դիտարկման տվյալները բաղկացած են ինֆրակարմիր ճառագայթման ներքո մոլորակի պայծառության չափումից: Այնուհետև գիտնականները նվազեցնում և օպտիմալացնում են դրանք՝ համակարգչային ծրագրերի միջոցով և ստանում էկզոմոլորակի «փայլի կորը»:
Համակարգչային մոդելները ցույց են տալիս, որ եթե TRAPPIST-1 b-ը չունենար ջերմություն ճիշտ բաշխմամբ մթնոլորտ, ապա նրա ջերմաստիճանը կլիներ 500 Կ-ից մի փոքր ավելի: Սակայն, եթե TRAPPIST-1 b-ն ունենար ջերմության հավասարաչափ բաշխմամբ մթնոլորտ, ապա նրա ցերեկային ջերմաստիճանը մոտ կլիներ 400 Կ-ի: Այս մոդելների համեմատությունից հետևում է, որ TRAPPIST-1 b-ն, ամենայն հավանականությամբ, քարքարոտ 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: Մոլորակի ջերմաստիճանը չափելով՝ մենք կարող ենք պարզել, թե արդյոք այն ունի մթնոլորտ, ինչը կարևոր քայլ է մոլորակի վրա կյանքի գոյությունը որոշելու համար: Այլ մոլորակների վերաբերյալ նմանատիպ դիտարկումների ավելացմանը զուգընթաց, մենք ավելին կիմանանք այլ մոլորակների վրա կյանքի զարգացման հնարավորությունների մասին: Կյանքի ծագումը հասկանալը ևս JWST-ի խնդիրներից է: Գիտնականները հույս ունեն, որ նոր սերնդի այս դիտարկումները կարող են ավելի շատ տեղեկատվություն տրամադրել տիեզերքում գտնվող այլ էկզոմոլորակների մթնոլորտի հատկությունների մասին:
