NASA:s rymdteleskop Hubble hjälper till att identifiera potentiella himmelska mål för James Webb rymdteleskop genom en serie förberedande vetenskapliga observationer som ska slutföras innan Webb är redo att göra egna observationer.

Detta förberedande vetenskapsprogram började 2016 som svar på astronomernas önskan att använda Hubbles observationer för att sätta scenen för Webb. Programmet markerade första gången astronomer uppmuntrades att lämna vetenskapliga förslag för Hubble -observationer som kunde bana väg för Webbs egna observationer. Än så länge, 40 förslag har godkänts.

Att använda flera observatorier för att analysera samma objekt kan identifiera aspekter av de objekt som inte kan användas med ett observatorium ensamt. Hubble var utformad för att i första hand observera universum genom synligt ljus (även om det också kan se in i ultraviolett och nära infrarött), medan Webb är speciellt utformad för att observera universum i infrarött ljus, genom både direkt avbildning och spektroskopi. Spektroskopi mäter spektrumet av ljus, som forskare analyserar för att bestämma fysiska egenskaper hos det som observeras, inklusive temperatur, massa, och kemisk sammansättning.

Flera förberedande vetenskapliga förslag i programmet lovar att använda Hubble för att leverera observationsdata Webb är inte utformat för att samla in. Hubble kan se delar av det synliga ljusets spektrum som Webb inte kan observera, och så kan den fylla potentiella observationsluckor. Till exempel, Hubble kan undersöka exoplaneter i ljus över hela det elektromagnetiska spektrum som är tillgängligt för det, med tonvikt på de ultravioletta och blåa våglängderna. Tillsammans med Webbs infraröda funktioner, båda teleskopen kommer att ge en mer komplett bild av exoplanetsystemen.

Andra förslag har som mål att använda Hubble för att bära en del av arbetsbelastningen för Webb, tillåter astronomer att använda sin observationstid med Webb mer effektivt. Astronomer kan använda Hubble för att kartlägga flera mål och bestämma den bästa strategin för Webb för att utföra ytterligare analyser. Beroende på vilken data Hubble returnerade, astronomer skulle veta att observera mål med Webb i ett brett spektrum av infraröda våglängder eller att fokusera på mindre våglängdsområden, vilket ger dem en bättre utgångspunkt för sina egna observationer.

Hubble och Webb:Probing protoplanetary disks

Ett specifikt förberedande vetenskapligt förslag lämnades in av ett team av forskare under ledning av Elena Sabbi, en astronom vid Space Telescope Science Institute i Baltimore, Maryland. Sabbi och hennes team använder Hubble för att undersöka de unga, massiva stjärnkluster Westerlund 2, ligger cirka 20, 000 ljusår från jorden i stjärnbilden Carina. De har lagt ett år på att observera klustret och planerar att observera det i ytterligare två år med Hubble.

Ett av de primära vetenskapliga målen för Webb är att observera födelsen av stjärnor och protoplanetära system, och Sabbys observationer lovar att katalogisera hundratals potentiella mål som Webb kan följa upp. Sabbi och hennes team använder Hubble för att leta efter binära stjärnor i sina tidigaste utvecklingsstadier, där de sannolikt kommer att omges av protoplanetära skivor - skivor av tät gas och damm som omger nybildade stjärnor och så småningom sammanfaller till planeter.

Binära stjärnsystem innehåller två stjärnor i omloppsbana runt en gemensam central punkt, och några av dessa system har visat sig vara värd för planeter. Astronomer försöker fortfarande förstå hur planeter bildas och utvecklas i en sådan miljö. Sabbi sa att Westerlund 2:s ungdom gör det till en utmärkt kandidat för att förstå detta, för när ett kluster åldras, binära stjärnor separeras ofta och kastas ut från klustret. Lagets första observationsår visade att Westerlund 2 innehöll många fler binära stjärnor än förväntat, baserat på andra observationer av stjärnkluster.

"Massiva kluster är mycket trånga platser, som [New York City] Times Square under nyårsafton, "förklarade Sabbi." Och, precis som hur på Times Square genom att trycka och dra andra människor kan skilja dig från dina vänner, gravitationskraften hos närliggande stjärnor kan skilja en stjärna från sin följeslagare. "

Webb-teleskopets nära-infraröda spektrograf (NIRSpec) -instrument kan analysera sammansättningen av protoplanetära diskar som Sabbys team hittar runt de binära stjärnorna. Beväpnad med denna data, laget kunde sedan upptäcka hur planetbildning skiljer sig mellan enkel- och binära stjärnsystem.

"Ljuset som kommer från dessa planetsystem under bildandet kan inte ses av Hubble, "Sabbi förklarade." Hubble ser ljuset komma från stjärnan, men i Webb -data kommer ljuset att domineras av planetdisken. "

Veteran rymdteleskopet

Ligger så nära jorden, Hubble har gynnats av flera serviceuppdrag för att uppgradera sina komponenter och vetenskapsinstrument, och därmed dess förmåga att undersöka universum. Lanserades 1990, Hubble har kretsat runt jorden och observerat kosmos i 27 år - men det betyder inte att den är redo för pension.

"Hubble är på toppen av sin vetenskapliga förmåga, "sa Jim Jeletic, biträdande projektledare för Hubble -programmet vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. Han tillade att rymdteleskopet "fortfarande har redundans i alla sina kritiska system" och kan fortsätta sitt uppdrag "långt in i det kommande decenniet, "vilket betyder att Hubble och Webb skulle kunna fungera parallellt i många år framöver.