Lige siden projektet først blev udtænkt, har forskere ivrigt ventet på den dag, hvor James Webb-rumteleskop (JWST) tager plads. Som den planlagte efterfølger af Hubble, JWST vil bruge sine kraftfulde infrarøde billeddannelseskapaciteter til at studere nogle af de fjerneste objekter i universet (såsom dannelsen af de første galakser) og studere ekstrasolplaneter omkring stjerner i nærheden.
Der har dog været megen spekulation og snak om, hvilke mål der vil være JWST's første. Heldigvis, efter anbefaling fra Time Allocation Committee og en grundig teknisk gennemgang, meddelte Space Telescope Science Institute (STScI) for nylig, at det har valgt 13 videnskabelige ”early release” -programmer, som JWST vil bruge sine første fem måneder på at studere .
Som en del af JWST-direktørens diskretionære videnskabsprogram for tidlig frigivelse (DD-ERS) blev disse tretten mål valgt ved en streng peer-review-proces. Dette bestod af 253 efterforskere fra 18 amter og 106 videnskabelige institutioner, der valgte fra over 100 forslag. Hvert program er blevet tildelt 500 timers observationstid, når 6-måneders idriftsættelsesperiode er afsluttet.
Som Ken Sembach, direktøren for Space Telescope Science Institute (STScI), sagde i en ESA-pressemeddelelse:
“Vi var imponeret over den høje kvalitet af de modtagne forslag. Disse programmer genererer ikke kun stor videnskab, men vil også være en unik ressource til at demonstrere undersøgende evner af dette ekstraordinære observatorium til det verdensomspændende videnskabelige samfund… Vi ønsker, at forskersamfundet skal være så videnskabeligt produktivt som muligt, så tidligt som muligt, hvorfor jeg er så glad for at være i stand til at afsætte næsten 500 timers instruktørs skønsmæssige tid til disse videnskabelige observationer med tidlig frigivelse.”
Hvert program vil stole på JWST's pakke med fire videnskabelige instrumenter, som er bidraget af NASA, Det Europæiske Rumfartsagentur (ESA) og det canadiske rumfartsagentur (CSA). Disse inkluderer den nær-infrarøde spektrograf (NIRSpec) og det midtinfrarøde instrument (MIRI) udviklet af ESA, samt det nær-infrarøde kamera (NIRCam) udviklet af NASA og STScI, og det nær-infrarøde billede og Slitless Spectrograph (NIRISS) udviklet af CSA.
De 13 programmer, der er valgt, inkluderer "Through the looking GLASS", som vil stole på det astronomiske samfunds oplevelse af at bruge Hubble at udføre slidsfri spektroskopi og tidligere undersøgelser for at indsamle data om galaksdannelse og det intergalaktiske medium fra universets tidligste epoker til nutiden. Den primære efterforsker (PI) for dette program er Tommaso Treu fra University of California Los Angeles.
Et andet er programmet Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS), der vil gennemføre overlappende observationer for at skabe en koordineret ekstragalaktisk undersøgelse. Denne undersøgelse er beregnet til at lade astronomer se universets første synlige lys (ca. 240.000 til 300.000 år efter Big Bang) samt oplysninger fra Reionization Epoch (ca. 150 millioner til 1 milliard år efter Big Bang) og perioden, hvor de første galakser dannede sig. PI for dette program er Steven Finkelstein fra University of Texas i Austin.
Derefter er der Transiting Exoplanet Community Early Programme Science, som vil bygge videre på arbejdet i Hubble, Spitzer, og Kepler rumteleskoper ved at gennemføre exoplanetundersøgelser. Ligesom sine forgængere vil dette bestå af overvågning af stjerner for periodiske dips i lysstyrke, der er forårsaget af planeter, der passerer mellem dem og observatøren (alias Transit Photometry).
Sammenlignet med tidligere missioner vil JWST imidlertid være i stand til at studere transiterende planeter i en hidtil uset detalje, hvilket forventes at afsløre mængder om deres respektive atmosfæriske kompositioner, strukturer og dynamik. Dette program, som PI er Imke de Pater fra University of California Berkeley, forventes derfor at revolutionere vores forståelse af planeter, planetdannelse og livets oprindelse.
Også fokuseret på studiet af exoplaneter er programmet High Contrast Imaging of Exoplanets and Extraplanetary Systems, som vil fokusere på direkte afbildede planeter og circumstellar affaldsskiver. Endnu en gang er målet at bruge JWSTs forbedrede evner til at levere detaljerede analyser af den atmosfæriske struktur og sammensætninger af exoplaneter såvel som skypartikelegenskaber for affaldsskiver.
Men selvfølgelig er ikke alle programmer dedikeret til studiet af ting ud over vores solsystem, som det demonstreres af programmet, der vil fokusere på Jupiter og det joviske system. Tilføjelse til den forskning, der udføres af Galileo og Juno missioner, bruger JWST sin pakke med instrumenter til at karakterisere og fremstille kort over Jupiters skylag, vind, sammensætning, auroral aktivitet og temperaturstruktur.
Dette program vil også fokusere på nogle af Jupiters største måner (også kendt som de "galileiske måner") og planetens ringstruktur. Data indhentet af JWST vil blive brugt til at fremstille kort over Ios atmosfære og vulkanoverflade, Ganymedes svage atmosfære, tilvejebringe begrænsninger på disse månes termiske og atmosfæriske struktur og søge efter plommer på deres overflader. Som Alvaro Giménez, ESAs videnskabsdirektør, proklamerede:
”Det er spændende at se det astronomiske samfunds engagement i at designe og foreslå, hvad der vil være de første videnskabelige programmer til James Webb-rumteleskopet. Webb vil revolutionere vores forståelse af universet, og de resultater, der vil komme ud af disse tidlige observationer, vil markere begyndelsen på et spændende nyt eventyr inden for astronomi. ”
Under sin mission, der vil vare i mindst fem år (spærreudvidelser), vil JWST også behandle mange andre centrale emner inden for moderne astronomi og undersøge universet ud over grænserne for, hvad Hubble har været i stand til at se. Det vil også bygge på observationer foretaget af Hubble og undersøge galakser, hvis lys er blevet strakt til infrarøde bølgelængder ved udvidelse af rummet.
Ud over at se længere tilbage i tiden for at kortlægge den kosmiske udvikling, vil Webb også undersøge de Supermassive Black Holes (SMBH), der ligger i centrum for de mest massive galakser - med det formål at opnå nøjagtige masseestimater. Sidst, men ikke mindst, fokuserer Webb på fødslen af nye stjerner og deres planeter, oprindeligt med fokus på Jupiter-store verdener og derefter flytter fokus for at studere mindre super-jorde.
John C. Mather, Senior Project Scientist for JWST og Senior Astrophysicist ved NASA's Goddard Space Flight Center, udtrykte også begejstring for de udvalgte programmer. ”Jeg er begejstret over at se listen over astronomers mest fascinerende mål for Webb-teleskopet og ekstremt ivrig efter at se resultaterne,” sagde han. ”Vi forventer fuldstændigt at blive overrasket over, hvad vi finder.”
I årevis har astronomer og forskere ivrigt ventet på den dag, hvor JWST begynder at samle og frigive sine første observationer. Med så mange muligheder og så meget, der venter på at blive opdaget, er teleskopets distribution (som er planlagt til 2019) en begivenhed, der ikke kan komme hurtigt nok!
