Tahun keempat JWST yang luar biasa menghadapi kesengsaraan pendanaan

Diluncurkan pada Desember 2021 setelah tiga dekade pengembangan dan dengan biaya sekitar $ 10 miliar, James Webb Space Telescope (JWST) NASA adalah salah satu investasi terbesar yang pernah dilakukan dalam astronomi. Investasi itu telah membuahkan hasil yang sangat besar: teleskop ini mengungkapkan detail baru yang luar biasa dari alam semesta awal, galaksi yang jauh, exoplanet yang berpotensi layak huni dan bahkan benda -benda yang akrab di tata surya kita. JWST sekarang berada di puncak tahun keempat operasinya, dan para peneliti yang ingin memaksimalkan ilmu transformasional teleskop telah meluncurkan rangkaian pengamatan terobosan berikutnya. Tetapi ini terjadi di tengah meningkatnya ketidakpastian anggaran di AS dan kekhawatiran bahwa NASA mungkin dipaksa untuk memangkas dana sainsnya – yang dapat mencakup pemotongan signifikan terhadap JWST.

“Sudah berjalan dan berjalan, sudah sepenuhnya ditugaskan, dan itu mengembalikan sains yang luar biasa,” kata Paul Byrne, seorang ilmuwan planet di Universitas Washington di St. Louis. “Webb adalah program unggulan tenda. Jika kita harus memotong sama sekali, sepertinya ‘tujuan sendiri’ sendiri. ‘”

JWST terletak 1,5 juta kilometer dari Bumi, jauh di luar orbit bulan. Di sini cermin berlapis emas raksasa dapat terlihat tanpa hambatan ke dalam kosmos, dilindungi oleh Sunshield berukuran besar di lapangan yang menghalangi cahaya dan panas bintang kita. Semua ini memberikan sensitivitas JWST yang belum pernah terjadi sebelumnya terhadap beberapa gumpalan cahaya yang samar mencapai kami dari beberapa ratus juta tahun pertama di mana bintang -bintang pertama dinyalakan dan galaksi menyatu. Tetapi tidak semua pencapaian teleskop telah datang dari jauh – kloser ke rumah, ia telah menangkap pandangan pertama Auroras Neptunus, mengambil gambar planet -planet di sekitar bintang -bintang lain dan membantu para ilmuwan mempelajari galaksi tetangga untuk menyelidiki batas -batas energi gelap.

Tentang mendukung jurnalisme sains

Jika Anda menikmati artikel ini, pertimbangkan untuk mendukung jurnalisme pemenang penghargaan kami berlangganan. Dengan membeli langganan, Anda membantu memastikan masa depan cerita -cerita yang berdampak tentang penemuan dan ide -ide yang membentuk dunia kita saat ini.

Setiap tahun Space Telescope Science Institute (STSCI) —yang menjalankan teleskop – daftar ratusan astronom untuk membantu memilih di mana mata pengembara JWST harus diarahkan berikutnya. Pada 11 Maret, STSCI mengumumkan kumpulan program terbaru yang telah dipilih untuk tahun berikutnya pengamatan JWST, Cycle 4, yang berlangsung dari Juli 2025 hingga Juni 2026. Secara total, komite alokasi memilih 274 program dari 2.377 proposal yang diajukan dari 39 negara – rasio kelebihan sampul sekitar sembilan hingga satu. Sekitar 8.500 jam waktu pengamatan diberikan – yang paling untuk JWST.

Jumlah pengaturan rekor itu dimungkinkan tahun ini karena, tidak seperti dalam tiga siklus sebelumnya, Cycle 4 tidak memiliki blok waktu yang disediakan di teleskop untuk para ilmuwan yang membantu membangun JWST. “Dalam Siklus 3 kami mengalokasikan sekitar 5.500 jam waktu (ke seluruh komunitas astronomi),” kata Laura Watkins, kepala Divisi Kebijakan Sains STSCI. “Kali ini kami bisa memberikan lebih banyak.”

Waktu teleskop dibagi secara merata di delapan subkategori astronomi, termasuk ilmu eksoplanet, galaksi, tata surya dan lubang hitam. Sebagian besar program diberikan hingga puluhan jam waktu pengamatan di teleskop, tetapi program yang lebih besar dapat diberikan lebih dari 100 jam. “Tiga proposal tata surya berhasil dalam kategori terbesar kali ini,” kata Watkins. “Ini adalah tahun yang baik untuk tata surya (sains).”

Salah satu program tersebut akan menggunakan JWST untuk berburu benda -benda kecil hingga satu kilometer dalam ukuran yang mengorbit di luar Neptunus, memberi kita informasi penting tentang jumlah material dalam tata surya luar. Program besar lainnya akan melihat lagi Uranus dan Neptunus dan mencoba memberi kita pemahaman yang lebih baik tentang medan magnet misterius mereka. Ini “akan benar -benar memetakan medan magnet,” kata Heidi Hammel, seorang astronom dan ilmuwan planet di Asosiasi Universitas untuk Penelitian dalam Astronomi dan anggota tim program. Ini akan menjadi peta magnetik pertama yang dibuat untuk dua planet ini dalam hampir empat dekade, setelah flybys dari setiap dunia oleh pesawat ruang angkasa Voyager 2 NASA pada akhir 1980 -an.

Juga di tata surya kami, JWST akan memberikan tatapannya pada Jupiter untuk melakukan penyelidikan sejarah yang agak menakjubkan. Ini akan mempelajari planet raksasa gas untuk tanda-tanda dampak yang memikat dunia pada tahun 1994, ketika Comet Shoemaker-Levy 9 menabrak planet ini setelah pecah. Peristiwa itu secara singkat merusak wajah Jupiter dengan lebih dari 20 bintik -bintik gelap raksasa, beberapa di antaranya sebesar Bumi. Astronom memantau mereka menggunakan teleskop termasuk Hubble. JWST harus dapat mendeteksi air, karbon dioksida dan senyawa bersumber komet lainnya yang masih berputar-putar di sekitar planet ini dari dampak masa lalu, memungkinkan para peneliti untuk lebih memahami bagaimana puing-puing komet dimasukkan ke dalam Jupiter dan bagaimana atmosfer raksasa dunia telah pulih.

“Shoemaker-Levy 9 adalah hadiah yang terus memberi,” kata Hammel, yang memimpin pengamatan Hubble tahun 1994 tentang dampak komet. “Kami masih menggunakannya untuk memahami dinamika Jupiter.”

Pemenang besar lainnya dalam Cycle 4 adalah sains kerdil putih, studi tentang bintang -bintang seperti matahari kita yang telah menghabiskan semua bahan bakar mereka dan hanya meninggalkan inti bintang yang lebat dan mati. Delapan program pada benda -benda menarik ini dipilih, dan Mary Anne Limbach dari University of Michigan terlibat dengan lima di antaranya. “Kami memiliki siklus yang hebat,” katanya. “Saya sangat bersemangat.” Salah satu programnya akan menyelidiki apakah kurcaci putih dapat mendukung planet yang layak huni. Para ahli berpikir planet dapat menanggung fase akhir kehidupan ketika bintang seperti matahari menjadi kerdil putih, tetapi tidak jelas apakah kondisi Clement masih bisa bertahan pada dunia berbatu seperti Bumi di zona layak huni bintang yang menyusut, di mana air cair bisa ada. Limbach akan menggunakan JWST untuk mencari planet-planet berukuran tanah berbatu di zona layak huni dua kerdil putih dengan mencari bercahaya inframerah di sekitar mayat bintang ini yang mungkin menunjukkan keberadaan dunia semacam itu. “Jika ada analog bumi di salah satu sistem itu, kita harus dapat melihatnya,” katanya. “Dan jika itu berada di sisi yang lebih besar, kita harus dapat mendeteksi karbon dioksida dan bahkan mungkin sedikit ozon.”

Salah satu misteri paling abadi yang ditemukan oleh JWST sejauh ini adalah kelas aneh galaksi yang tidak dapat dijelaskan di alam semesta awal. Disebut Little Red Dots (LRD), mereka tampak sangat merah dan kompak, menunjukkan bahwa mereka mungkin merupakan kelompok bintang yang sangat padat atau mungkin sedang berkembang lubang hitam supermasif yang tumbuh menjadi raksasa yang ditemukan saat ini di pusat -pusat galaksi besar. Begitulah daya pikat LRD sehingga dalam siklus 4 setengah lusin program terpisah telah dipilih untuk mempelajarinya, salah satunya dipimpin oleh Anthony Taylor dari University of Texas di Austin. Dia akan menggunakan JWST untuk menyelidiki cahaya yang datang dari LRD untuk membedakan jika itu berasal dari bintang atau disk akresi panas-panas yang mengelilingi lubang hitam memberi makan. “Mereka benar -benar menarik perhatian semua orang,” katanya. “Dengan JWST, kami memiliki alat untuk menyerang hal -hal ini.”

Tapi mungkin area penelitian terpanas untuk JWST menyangkut planet -planet di sekitar bintang kerdil merah keren (atau M kerdil), yang sedikit lebih kecil dari matahari kita. Dalam beberapa hal, kerdil merah adalah target perburuan planet yang ideal karena mereka merupakan mayoritas bintang di galaksi kita, dan dunia yang mereka dapatkan cenderung lebih mudah untuk melihat melalui silau bintang yang relatif redup. Salah satu sistem planet kerdil merah seperti itu, Trappist-1, memiliki tujuh dunia seukuran Bumi, beberapa di antaranya berada di zona layak huni bintang. Namun, ada tangkapannya: Kurcaci merah juga lebih rentan daripada matahari ke ledakan aktivitas bintang dramatis yang mungkin dengan mudah menghapus atmosfer planet untuk membuat dunia seperti bumi pada dasarnya tidak dapat dihuni.

Pengamatan awal dari JWST telah menemukan lebih sedikit atmosfer di planet kerdil merah dari yang diharapkan, mungkin hasil dari hubungan yang mudah menguap antara planet -planet ini dan bintang mereka. Dalam beberapa program siklus 4, JWST akan mempelajari lebih banyak dunia ini untuk mencari atmosfer mereka. Salah satu program tersebut, yang dipimpin oleh Jacob Lustig-Yaeger dari Laboratorium Fisika Terapan Universitas Johns Hopkins, akan melihat enam planet di sekitar tiga kerdil merah dalam upaya untuk mendefinisikan “garis pantai kosmik” tentang seberapa besar dan jauh dari bintangnya harus mendukung suasana. “Tujuan orde pertama adalah untuk mencari tahu planet mana yang memiliki atmosfer dan mana yang tidak,” kata Lustig-Yaeger-tetapi tujuan peregangannya, tambahnya, adalah untuk membantu mengidentifikasi target untuk mencari tanda-tanda kehidupan di siklus pengamatan JWST di masa depan. Sebagian besar jika tidak semua kandidat yang baik akan transit, yang berarti bahwa mereka melintasi wajah bintang mereka seperti yang terlihat dari Bumi – orientasi “backlit” yang menguntungkan yang dapat memungkinkan lebih banyak detail tentang atmosfer mereka untuk dilihat.

Katherine Bennett dari Johns Hopkins University, sementara itu, akan menggunakan JWST untuk mencari suasana di dunia yang disebut LTT 1445AB, yang pada usia 23 tahun jauhnya adalah planet berbatu terdekat yang diketahui mentransisikan kerdil merah. Planet ini kemungkinan terlalu panas untuk mendukung kehidupan tetapi masih bisa menjadi kasus uji penting untuk meningkatkan pemahaman kita tentang dunia mana yang dapat memiliki suasana. “Kami akan dapat memberi tahu komposisi dan ketebalan jika ada atmosfer,” katanya, dan mungkin bahkan tekanan permukaan planet juga.

Pada bulan Maret, JWST mengungkapkan snapshot dari empat planet raksasa gas di sekitar bintang yang lebih besar yang lebih mirip dengan matahari kita. “Gambar langsung” seperti itu sulit didapat karena bagaimana planet pingsan melawan bintang mereka, tetapi JWST dapat melihat dunia besar dan hangat yang cukup jauh dari tuan rumah bintang mereka. William Balmer dari Stsci, yang memimpin pengamatan itu, akan memimpin program lain dalam Cycle 4 untuk membayangkan raksasa gas lain di sekitar bintang terdekat yang mengorbit pada jarak Saturnus yang sama di sekitar matahari kita. Balmer berharap untuk mengamati amonia di sana, yang dapat menawarkan wawasan tentang bagaimana atmosfer planet beroperasi. “Kami benar -benar ingin tahu tentang bagaimana chemistry bekerja di planet -planet lain ini di tata surya lainnya,” katanya; JWST mungkin juga bisa melihat awan air di planet ini.

Semua program ini hanya mewakili sebagian kecil dari sains JWST yang luar biasa dan beragam. Meskipun dalam istilah manusia, observatorium hanya sekarang menjadi balita, JWST memasuki masa jayanya. Insinyur dan ilmuwan akhirnya merasa akrab dengan kemampuan dan keterbatasannya yang unik – itulah sebabnya rumor pemotongan anggaran yang menjulang untuk observatorium mengejutkan komunitas astronomi. “Ini dalam misi utamanya,” kata Casey Dreier, penasihat kebijakan luar angkasa senior di organisasi advokasi sains nirlaba The Planetary Society. Pemotongan ke garis bawah JWST “dapat mengurangi kapasitas operasionalnya,” kata Dreier, sesuatu yang tampaknya tidak terduga mengingat jumlah waktu dan upaya yang telah dilakukan untuk membangun dan meluncurkan mesin yang luar biasa ini.

Sudah dampak dari tekanan anggaran dirasakan sebagai bagian dari peluncuran pengeluaran federal AS yang menyapu Administrasi Trump. Limbach mengatakan bahwa para ilmuwan memberikan waktu pengamatan pada JWST diberikan dana oleh STSCI untuk menjalankan program mereka yang setara dengan sekitar $ 5.000 per jam. Namun, dalam Cycle 4, jumlah dana yang ditawarkan kemungkinan akan lebih dibatasi. “Biasanya jika Anda memiliki program di mana sains sangat sulit, Anda dapat meminta lebih banyak dana,” katanya. “Tahun ini ada batasan yang sulit.” Tanpa dana yang memadai, “akan sulit untuk melakukan sains dengan kualitas yang telah kita lakukan karena kita tidak akan memiliki tenaga kerja,” tambahnya. “Ada banyak ilmu pengetahuan yang akan ditinggalkan.”

Dalam siklus sebelumnya, para astronom telah mengetahui pada bulan Juli atau Agustus berapa banyak dana yang akan mereka terima untuk program mereka. Tahun ini, lebih dari sebelumnya, akan ada menunggu untuk itu terjadi. “Tahun ini tidak ada yang tahu,” kata Limbach. “Ada banyak ketidakpastian.”