منذ أن تم تصميم المشروع لأول مرة ، كان العلماء ينتظرون بفارغ الصبر اليوم الذي تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) ستأخذ إلى الفضاء. كما الخليفة المخطط له هابل ، ستستخدم JWST قدراتها القوية في التصوير بالأشعة تحت الحمراء لدراسة بعض الأجسام البعيدة في الكون (مثل تكوين المجرات الأولى) ودراسة الكواكب خارج الشمس حول النجوم القريبة.
ومع ذلك ، كان هناك الكثير من التكهنات والحديث عن الأهداف التي ستكون أول JWST. لحسن الحظ ، بناءً على توصية لجنة تخصيص الوقت والمراجعة الفنية الشاملة ، أعلن معهد علوم تلسكوب الفضاء (STScI) مؤخرًا أنه اختار ثلاثة عشر برنامجًا "للإصدار المبكر" من العلوم ، ستقضي JWST أول خمسة أشهر في دراسة الخدمة .
كجزء من برنامج علوم الإصدار المبكر التقديري لمدير JWST (DD-ERS) ، تم اختيار هذه الأهداف الثلاثة عشر من خلال عملية مراجعة أقران صارمة. وقد تألف من 253 محققًا من 18 محافظة و 106 مؤسسة علمية من بين أكثر من 100 عرض. تم تخصيص 500 ساعة من المراقبة لكل برنامج ، بمجرد انتهاء فترة التكليف البالغة 6 أشهر.
وكما قال كين سيمباخ ، مدير معهد علوم تلسكوب الفضاء (STScI) ، في بيان صحفي لوكالة الفضاء الأوروبية:
“لقد تأثرنا بالجودة العالية للمقترحات الواردة. لن تولد هذه البرامج علومًا عظيمة فحسب ، بل ستكون أيضًا موردًا فريدًا لإثبات القدرات الاستقصائية لهذا المرصد الاستثنائي للمجتمع العلمي العالمي… نريد أن يكون مجتمع البحث منتجًا علميًا قدر الإمكان ، في أقرب وقت ممكن ، ولهذا السبب يسعدني جدًا أن أتمكن من تخصيص ما يقرب من 500 ساعة من الوقت التقديري للمدير لهذه الملاحظات العلمية للإصدار المبكر.”
سيعتمد كل برنامج على مجموعة JWST المكونة من أربعة أدوات علمية ، والتي ساهمت بها وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية ووكالة الفضاء الكندية (CSA). وتشمل هذه التصوير الطيفي القريب من الأشعة تحت الحمراء (NIRSpec) وأداة منتصف الأشعة تحت الحمراء (MIRI) التي طورتها وكالة الفضاء الأوروبية ، بالإضافة إلى الكاميرا القريبة من الأشعة تحت الحمراء (NIRCam) التي طورتها وكالة ناسا و STScI ، والتصوير القريب من الأشعة تحت الحمراء و مطياف Slitless (NIRISS) طورته وكالة الفضاء الكندية.
تتضمن البرامج الثلاثة عشر المختارة "من خلال GLASS تبحث" ، والتي ستعتمد على تجربة المجتمع الفلكي باستخدام هابل لإجراء التحليل الطيفي الشقي والاستطلاعات السابقة لجمع البيانات حول تكوين المجرات والوسط بين المجرات ، من أقدم عصور الكون حتى يومنا هذا. الباحث الرئيسي لهذا البرنامج هو توماسو تريو من جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس.
وهناك برنامج آخر هو برنامج Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS) ، والذي سيجري ملاحظات متداخلة لإنشاء مسح منسق خارج المجرات. يهدف هذا المسح إلى السماح لعلماء الفلك برؤية أول ضوء مرئي للكون (حوالي 240،000 إلى 300،000 سنة بعد الانفجار الكبير) ، بالإضافة إلى معلومات من عصر Reionization (حوالي 150 مليون إلى 1 مليار سنة بعد الانفجار الكبير) والفترة التي تكونت فيها المجرات الأولى. الباحث الرئيسي لهذا البرنامج هو ستيفن فينكلستين من جامعة تكساس في أوستن.
ثم هناك برنامج علوم الإصدار المبكر لمجتمع الكواكب الخارجية العابرة ، والذي سيعتمد على عمل هابل ، سبيتزرو كبلر التلسكوبات الفضائية بإجراء مسوحات الكواكب الخارجية. سيتكون هذا ، مثل أسلافه ، من مراقبة النجوم للهبوط الدوري في السطوع الناتج عن مرور الكواكب بينها وبين المراقب (المعروف أيضًا باسم قياس الضوء العابر).
ومع ذلك ، مقارنة بالمهام السابقة ، ستتمكن JWST من دراسة الكواكب العابرة بتفاصيل غير مسبوقة ، والتي من المتوقع أن تكشف عن أحجام حول تركيباتها وهياكلها وديناميكياتها في الغلاف الجوي. هذا البرنامج ، الذي هو PI هو Imke de Pater من جامعة كاليفورنيا بيركلي ، ومن المتوقع أن يحدث ثورة في فهمنا للكواكب وتكوين الكوكب وأصول الحياة.
يركز أيضًا على دراسة الكواكب الخارجية برنامج التصوير عالي التباين للكواكب الخارجية وأنظمة الكواكب الخارجية ، والذي سيركز على الكواكب المصورة مباشرة وأقراص الحطام المحيطي. مرة أخرى ، الهدف هو استخدام القدرات المحسنة لـ JWST لتقديم تحليلات تفصيلية حول البنية الجوية وتركيبات الكواكب الخارجية ، بالإضافة إلى خصائص جزيئات السحابة لأقراص الحطام.
ولكن بالطبع ، ليست جميع البرامج مخصصة لدراسة أشياء خارج نظامنا الشمسي ، كما يتضح من البرنامج الذي سيركز على المشتري ونظام جوفيان. إضافة إلى البحث الذي تقوم به جاليليو و جونو المهام ، ستستخدم JWST مجموعة أدواتها لتوصيف وإنتاج خرائط طبقات سحابة المشتري والرياح والتكوين والنشاط الشفقي وهيكل درجة الحرارة.
سيركز هذا البرنامج أيضًا على بعض أكبر أقمار المشتري (المعروفة أيضًا باسم "أقمار الجليل") وهيكل حلقة الكوكب. سيتم استخدام البيانات التي تم الحصول عليها من قبل JWST لإنتاج خرائط لجو Io والسطح البركاني ، وجو Ganymede الهش ، وتوفير قيود على هذه الأقمار الهيكل الحراري والجوي ، والبحث عن أعمدة على أسطحها. كما أعلن ألفارو جيمينيز ، مدير العلوم في وكالة الفضاء الأوروبية:
"من المثير رؤية مشاركة المجتمع الفلكي في تصميم واقتراح البرامج العلمية الأولى لتلسكوب جيمس ويب الفضائي. ويب سيحدث ثورة في فهمنا للكون والنتائج التي ستخرج من هذه الملاحظات المبكرة ستشير إلى بداية مغامرة جديدة مثيرة في علم الفلك ".
خلال مهمتها ، التي ستستمر لمدة خمس سنوات على الأقل (منع التمديدات) ، ستعالج JWST أيضًا العديد من الموضوعات الرئيسية الأخرى في علم الفلك الحديث ، وتقصي الكون خارج حدود ما كان هابل قادرًا على رؤيته. وسيبني أيضًا على الملاحظات التي أجراها هابل ، ويفحص المجرات التي امتد ضوءها إلى أطوال موجية للأشعة تحت الحمراء من خلال توسيع الفضاء.
بخلاف النظر إلى أبعد من ذلك في الوقت المناسب لرسم التطور الكوني ، سيفحص Webb أيضًا الثقوب السوداء الهائلة (SMBH) التي تقع في مراكز المجرات الأكثر ضخامة - لغرض الحصول على تقديرات كتلة دقيقة. أخيرًا وليس آخرًا ، يركز Webbwill على ولادة النجوم الجديدة وكواكبها ، مع التركيز في البداية على عوالم بحجم المشتري ثم تحويل التركيز لدراسة الأرض الفائقة الأصغر.
كما أعرب جون سي ماثر ، كبير علماء المشاريع في JWST وكبير علماء الفيزياء الفلكية في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا ، عن حماسهم للبرامج المختارة. وقال "إنني سعيد للغاية لرؤية قائمة الأهداف الأكثر روعة لعلماء الفلك لتلسكوب ويب ، وأنا متشوق للغاية لرؤية النتائج". "نتوقع أن نفاجأ بما نجده".
لسنوات ، كان الفلكيون والباحثون ينتظرون بفارغ الصبر اليوم الذي يبدأ فيه JWST في جمع ونشر ملاحظاته الأولى. مع وجود الكثير من الاحتمالات وانتظار الكثير ليتم اكتشافه ، فإن نشر التلسكوب (المقرر عقده في 2019) هو حدث لا يمكن أن يأتي قريبًا بما فيه الكفاية!
