NASA's Hubble-ruimtetelescoop helpt bij het identificeren van potentiële hemeldoelen voor de James Webb-ruimtetelescoop door middel van een reeks voorbereidende wetenschappelijke waarnemingen die moeten worden voltooid voordat Webb klaar is om zelf waarnemingen te doen.

Dit voorbereidende wetenschappelijke programma begon in 2016 als reactie op de wens van astronomen om Hubble-waarnemingen te gebruiken om de weg vrij te maken voor Webb. Het programma was de eerste keer dat astronomen werden aangemoedigd om wetenschappelijke voorstellen in te dienen voor Hubble-waarnemingen die de weg zouden kunnen effenen voor Webb's eigen waarnemingen. Tot dusver, 40 voorstellen zijn goedgekeurd.

Door meerdere observatoria te gebruiken om dezelfde objecten te analyseren, kunnen aspecten van die objecten worden geïdentificeerd die met één observatorium alleen niet kunnen worden geïdentificeerd. Hubble is ontworpen om het universum voornamelijk door zichtbaar licht te observeren (hoewel het ook in staat is om in het ultraviolet en nabij-infrarood te kijken), terwijl Webb speciaal is ontworpen om het universum in infrarood licht waar te nemen, door zowel directe beeldvorming als spectroscopie. Spectroscopie meet het spectrum van licht, die wetenschappers analyseren om de fysieke eigenschappen te bepalen van wat wordt waargenomen, inclusief temperatuur, massa, en chemische samenstelling.

Verschillende voorbereidende wetenschappelijke voorstellen in het programma beloven Hubble te gebruiken om observatiegegevens te leveren die Webb niet is ontworpen om te verzamelen. Hubble kan delen van het zichtbare lichtspectrum zien die Webb niet kan waarnemen, en dus kan het potentiële lacunes in de waarneming opvullen. Bijvoorbeeld, Hubble kan exoplaneten in licht onderzoeken over het volledige beschikbare elektromagnetische spectrum, met de nadruk op de ultraviolette en blauwe golflengten. In combinatie met de infraroodmogelijkheden van Webb, beide telescopen zullen een completer beeld geven van de exoplaneetsystemen.

Andere voorstellen hebben als doel Hubble te gebruiken om een ​​deel van de werklast voor Webb te dragen, waardoor astronomen hun observatietijd met Webb efficiënter kunnen gebruiken. Astronomen zouden Hubble kunnen gebruiken om meerdere doelen te onderzoeken en de beste strategie voor Webb te bepalen om verdere analyse uit te voeren. Afhankelijk van de gegevens die Hubble heeft geretourneerd, astronomen zouden doelen met Webb in een breed bereik van infrarode golflengten kunnen observeren of zich kunnen concentreren op kleinere golflengtebereiken, waardoor ze een beter uitgangspunt hebben voor hun eigen waarnemingen.

Hubble en Webb:Protoplanetaire schijven onderzoeken

Een specifiek voorbereidend wetenschappelijk voorstel werd ingediend door een team van wetenschappers onder leiding van Elena Sabbi, een astronoom bij het Space Telescope Science Institute in Baltimore, Maryland. Sabbi en haar team gebruiken Hubble om de jonge, massieve sterrenhoop Westerlund 2, ongeveer 20, 000 lichtjaar van de aarde in het sterrenbeeld Carina. Ze hebben het cluster een jaar geobserveerd en zijn van plan het nog twee jaar te observeren met Hubble.

Een van de belangrijkste wetenschappelijke doelstellingen van Webb is het observeren van de geboorte van sterren en protoplanetaire systemen, en Sabbi's observaties beloven honderden potentiële doelen te catalogiseren die Webb zou kunnen opvolgen. Sabbi en haar team gebruiken Hubble om te zoeken naar dubbelsterren in hun vroegste ontwikkelingsstadia. waar ze waarschijnlijk worden omringd door protoplanetaire schijven - schijven van dicht gas en stof die nieuw gevormde sterren omringen en uiteindelijk samensmelten tot planeten.

Dubbelstersystemen bevatten twee sterren in een baan rond een gemeenschappelijk centraal punt, en sommige van deze systemen zijn gevonden om planeten te herbergen. Astronomen proberen nog steeds te begrijpen hoe planeten zich vormen en evolueren in zo'n omgeving. Sabbi zei dat de jeugd van Westerlund 2 het een uitstekende kandidaat maakt om dit te begrijpen, want naarmate een cluster ouder wordt, dubbelsterren scheiden zich vaak af en worden uit de cluster geworpen. Het eerste jaar van waarnemingen van het team toonde aan dat Westerlund 2 veel meer dubbelsterren bevat dan verwacht, gebaseerd op andere waarnemingen van sterrenhopen.

"Massieve clusters zijn erg drukke plaatsen, zoals Times Square in [New York City] tijdens oudejaarsavond, " legde Sabbi uit. "En, net zoals op Times Square het duwen en trekken van andere mensen je kan scheiden van je vrienden, de zwaartekracht van nabije sterren kan een ster scheiden van zijn metgezel."

Het instrument van de nabij-infraroodspectrograaf (NIRSpec) van de Webb-telescoop zou de samenstelling kunnen analyseren van protoplanetaire schijven die Sabbi's team rond de dubbelsterren vindt. Gewapend met deze gegevens, het team zou dan kunnen ontdekken hoe planeetvorming verschilt tussen enkelvoudige en dubbelstersystemen.

"Het licht dat tijdens de vorming van deze planetenstelsels komt, kan door Hubble niet worden gezien, Sabbi legde uit. Hubble ziet het licht van de ster komen, maar in Webb-gegevens zal het licht worden gedomineerd door de planetaire schijf."

De ervaren ruimtetelescoop

Zo dicht bij de aarde gelegen, Hubble heeft geprofiteerd van meerdere onderhoudsmissies om zijn componenten en wetenschappelijke instrumenten te upgraden, en dus zijn vermogen om het heelal te overzien. Gelanceerd in 1990, Hubble draait al 27 jaar om de aarde en observeert de kosmos, maar dat betekent niet dat hij klaar is voor zijn pensioen.

"Hubble is op het hoogtepunt van zijn wetenschappelijke capaciteit, " zei Jim Jeletic, plaatsvervangend projectmanager voor het Hubble-programma bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. Hij voegde eraan toe dat de ervaren ruimtetelescoop "nog steeds redundantie heeft in al zijn kritieke systemen" en zijn missie zou kunnen voortzetten "tot ver in het volgende decennium, " wat betekent dat Hubble en Webb de komende jaren samen zouden kunnen werken.