מאז שהגה הפרויקט לראשונה, המתינו מדענים בשקיקה ליום בו טלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST) ייקח לחלל. כיורש המתוכנן של האבל, ה- JWST ישתמש ביכולות הדמיה אינפרא אדום עוצמתיות כדי לחקור כמה מהאובייקטים הרחוקים ביותר ביקום (כמו היווצרות הגלקסיות הראשונות) וללמוד כוכבי לכת חוץ-סולאריים סביב כוכבים סמוכים.
עם זאת, היו הרבה ספקולציות ודיבורים לגבי היעדים שיהיו הראשונים של ה- JWST. למרבה המזל, בעקבות המלצת ועדת הקצאת הזמן וסקירה טכנית מעמיקה, מכון המדע של טלסקופ החלל (STScI) הודיע לאחרונה כי בחר בשלושה עשר תוכניות מדעיות "שחרור מוקדם", שה- JWST תשקיע בחמשת החודשים הראשונים שלה בלימודי שירות. .
כחלק מתוכנית המדע של ה- JWST שיקול הדעת המוקדם לשחרור מוקדם (DD-ERS), שלוש עשרה היעדים הללו נבחרו על ידי תהליך ביקורת עמיתים נוקשה. זה כלל 253 חוקרים מ -18 מחוזות ו- 106 מוסדות מדעיים שבחרו מתוך יותר ממאה הצעות. לכל תוכנית הוקצו 500 שעות זמן צפייה, לאחר שתום תקופת ההפעלה של 6 חודשים.
כפי שאמר קן סמבך, מנהל המכון למדעי טלסקופ החלל (STScI) בהודעת העיתונות של ESA:
“התרשמנו מהאיכות הגבוהה של ההצעות שהתקבלו. תוכניות אלה לא יפיקו רק מדע נהדר, אלא יהוו גם משאב ייחודי להפגנת יכולות החקירה של מצפה כוכבים יוצא דופן בפני הקהילה המדעית העולמית.… אנו רוצים שקהילת המחקר תהיה יצרנית ככל האפשר מבחינה מדעית, מוקדם ככל האפשר, וזו הסיבה שאני כל כך שמחה להיות מסוגל להקדיש כמעט 500 שעות של זמן שיקול דעת של הבמאי לתצפיות מדעיות אלה עם השחרור המוקדם..”
כל תוכנית תסתמך על חבילת ה- JWST של ארבעה מכשירים מדעיים, שתרמו על ידי נאס"א, סוכנות החלל האירופית (ESA) וסוכנות החלל הקנדית (CSA). אלה כוללים את הספקטרוגרף הכמעט-אינפרא אדום (NIRSpec) ואת הכלי האינפרא-אדום אמצעי (MIRI) שפותח על ידי ה- ESA, כמו גם את המצלמה הכמעט-אינפרא-אדום (NIRCam) שפותחה על ידי נאס"א וה- STScI, והדימוי קרוב-אינפרא אדום ו- ספקטרוגרף ללא סדק (NIRISS) שפותח על ידי CSA.
שלוש עשרה התוכניות שנבחרו כוללות את "דרך המראה החיצוני", שיסמכו על חוויית הקהילה האסטרונומית האבל לערוך ספקטרוסקופיה חסרת סדק וסקרים קודמים לאיסוף נתונים על היווצרות הגלקסיה והמדיום הבין-גלקטי, החל בתקופות הקדומות ביותר של היקום ועד ימינו. החוקר הראשי (PI) לתכנית זו הוא טמאסו טרו מאוניברסיטת לוס אנג'לס בקליפורניה.
תוכנית אחרת היא תוכנית ה- Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS), שתערוך תצפיות חופפות ליצירת סקר אקסטרגלאקטי מתואם. סקר זה נועד לאפשר לאסטרונומים לראות את האור הנראה הראשון של היקום (כ -240,000 עד 300,000 שנה לאחר המפץ הגדול), כמו גם מידע מהתקופת Reionization (כ -150 מיליון עד מיליארד שנה אחרי המפץ הגדול) והתקופה בה נוצרו הגלקסיות הראשונות. ה- PI לתכנית זו הוא סטיבן פינקלשטיין מאוניברסיטת טקסס באוסטין.
ואז יש את התוכנית המדעית לשחרור מוקדם של Exoplanet למדע, שתבנה על עבודתם של האבל, שפיצר, ו קפלר טלסקופים חלליים על ידי ביצוע סקרי exoplanet. כמו קודמותיה, זה יכלול ניטור כוכבים אחר מטבלים תקופתיים בבהירות הנגרמים כתוצאה מכוכבי לכת העוברים בינם לבין הצופה (המכונה גם Transit Photometry).
עם זאת, בהשוואה למשימות קודמות, ה- JWST יוכל ללמוד מעבר כוכבי לכת בפירוט חסר תקדים, שצפוי לחשוף כרכים אודות קומפוזיציות, מבנים ודינמיקה אטמוספריות בהתאמה. תוכנית זו, שעבור ה- PI היא אימקה דה פטר מאוניברסיטת ברקלי באוניברסיטת קליפורניה, צפויה אפוא לחולל מהפכה בהבנתנו את כוכבי הלכת, היווצרות כוכבי הלכת ומקורם של החיים.
כמו כן, מתמקדת במחקר Exoplanets היא הדמיית קונטרסט גבוהה של תוכניות Exoplanets ומערכות חוץ-פלנטריות, אשר תתמקד בכוכבי לכת שצולמו ישירות ודיסקי פסולת circumstellarar. שוב המטרה היא להשתמש ביכולות המשופרות של JWST בכדי לספק ניתוחים מפורטות על המבנה האטמוספרי והרכבים של exoplanets, כמו גם על תכונות החלקיק הענן של דיסקי פסולת.
אך כמובן שלא כל התוכניות מוקדשות לחקר דברים שמעבר למערכת השמש שלנו, כפי שמוכיחה התוכנית שתתמקד ביופיטר ובמערכת היוביאנית. הוספת למחקר שנערך על ידי גלילאו ו ג'ונו משימות, ה- JWST ישתמש בחבילת הכלים שלה כדי לאפיין ולהפיק מפות של שכבות הענן של צדק, רוחות, קומפוזיציה, פעילות אורוראלית ומבנה הטמפרטורה.
תוכנית זו תתמקד גם בכמה מהירחים הגדולים ביותר של צדק (המכונה "הירחים הגליליים") ובמבנה הטבעת של כדור הארץ. נתונים שהושגו על ידי ה- JWST ישמשו לייצור מפות של האטמוספירה של Io והמשטח הוולקני, האווירה הענוגה של Ganymede, שיספקו אילוצים על המבנים התרמיים והאטמוספריים של הירחים האלה, וחיפוש אחר פלומות על משטחיםיהם. כפי שהצהיר אלברו ג'ימנס, מנהל המדע למדעי הטבע האמריקניים:
"מרגש לראות את מעורבותה של הקהילה האסטרונומית בעיצוב והצעה של מה יהיו התוכניות המדעיות הראשונות לטלסקופ החלל ג'יימס ווב. ווב יעשה מהפכה בהבנתנו את היקום והתוצאות שייצאו מהתצפיות המוקדמות הללו יסמנו את תחילתה של הרפתקה חדשה ומרתקת באסטרונומיה. "
במהלך ייעודו, שיימשך לפחות חמש שנים (הרחבות חסומות), JWST יתייחס גם לנושאים מרכזיים רבים אחרים באסטרונומיה המודרנית, תוך בדיקת היקום מעבר לגבולות מה שהאבל יכול היה לראות. הוא יבנה גם על תצפיות שנעשו על ידי האבל, ובוחן גלקסיות שאורן נמתח לאורכי גל אינפרא אדום על ידי התרחבות החלל.
מעבר להביט רחוק יותר בזמן לשרטט את ההתפתחות הקוסמית, ווב יבחן גם את החורים השחורים הסופר-מסיביים (SMBH) שנמצאים במרכזי הגלקסיות המסיביות ביותר - לצורך קבלת הערכות המוניות מדויקות. אחרון חביב, Webb יתמקד בלידתם של כוכבים חדשים וכוכבי הלכת שלהם, בתחילה להתמקד בעולמות בגודל יופיטר ואז להעביר את המיקוד לחקר כדור הארץ סופר-קטן יותר.
ג'ון סי. מטהר, מדען הפרויקטים הבכיר ב- JWST ואסטרופיזיקאי בכיר במרכז הטיסה בחלל גודארד של נאס"א, הביע גם הוא התלהבות מהתוכניות שנבחרו. "אני נרגש לראות את רשימת המטרות המרתקות ביותר של אסטרונומים לטלסקופ ווב, ומאוד להוט לראות את התוצאות," אמר. "אנו מצפים לחלוטין להיות מופתעים ממה שאנחנו מוצאים."
במשך שנים ממתינים אסטרונומים וחוקרים בשקיקה ליום בו ה- JWST מתחיל לאסוף ולשחרר את התצפיות הראשונות שלו. עם כל כך הרבה אפשרויות וכל כך הרבה המתנה להתגלות, פריסת הטלסקופ (שתוכננה לשנת 2019) היא אירוע שלא יכול להגיע די מהר!
