جیمز وب، دریچه‌ای جدید به علم نجوم

جیمز وب (JWST) نام یک تلسکوپ فضایی‌ست که در سال 2021 به فضا پرتاب شد. وضوح و حساسیت فروسرخ آن بسیار بالاست. جیمز وب قدرتمندترین تلسکوپی‌ست که تا به امروز، به فضا پرتاب شده است. در این مقاله از سایت همراهتم، قصد داریم درباره‌ی جیمز وب، عکس‌هایش و مقایسه‌ی آن با هابل (Hubble ) بپردازیم.

ساخت جیمز وب

جیمز وب اولین بار در اواخر دهه‌ی 1990 به عنوان یک پروژه مطرح شد، زمانی که هابل تازه وارد فضا شده بود. در ابتدا برنامه ریزی شده بود که یک میلیارد دلار هزینه داشته باشد و در سال 2007 راه اندازی شود، اما 15 سال بعد به فضا پرتاب شد. پس از 25 سال و پس از صرف هزینه‌ی بیش از 10 میلیارد دلار آمریکا، در روز کریسمس 2021، سرانجام تلسکوپ فضایی جیمز وب توسط موشک اروپایی آریان 5 به فضا پرتاب شد.

رسیدن جیمز وب به ایستگاه خود، یک ماه از زمان پرتاب آن طول کشید. با توجه به آمار به روز فعلی جیمز وب، سمت گرم تلسکوپ در دمای 32 درجه‌ی سانتیگراد است و دمای سرد آن در منفی 236 درجه‌ی سانتیگراد به سر می‌برد.

آینه اصلی جیمز وب بیش از 6 و نیم متر (21 فوت و 4 اینچ) عرض دارد که در مقایسه با سطح 4/2 متری هابل، توانسته است قدرت این تلسکوپ را 100 برابر افزایش دهد. این آینه به جیمز وب مساحت جمع‌آوری نور در حدود ۲۵ متر مربع را می‌دهد. رقمی که تقریبا 6 برابر نوردهی آینه‌ اصلی هابل است. آینه‌ی اصلی وب از 18 قطعه آینه‌ی شش‌ضلعی که از بریلیم (Beryllium ) با روکش طلا پوشیده شده، ساخته شده است.

برای این تلسکوپ چندین هزار دانشمند، مهندس و تکنسین از ۱۵ کشور از آزمایشات گرفته تا مراحل ساخت و پرتاب آن شرکت کردند. این پروژه میزبان 258 موسسه‌ی علمی، دانشگاهی و دولتی بوده است.

اهداف جیمز وب چیست؟

ناسا می‌گوید 5 سال طول کشید تا تصمیم بگیرد که تلسکوپ فضایی جیمز وب کدام اهداف را ابتدا رصد و عکسبرداری کند. این تلسکوپ برای ستاره‌شناسی مادون قرمز ساخته شده است. به علاوه توانایی آن را دارد، پرتوهای نارنجی و قرمز را نیز رصد کند.

تلسکوپ‌هایی که در زمین قرار دارند، باید آسمان را از میان امواج رصد کنند. حتی اگر از نقاط شفاف اتمسفر در حال رصد باشد، باز هم ترکیبات شیمیایی مانند آب، دی‌اکسید کربن و متان که در جو زمین وجود دارند کار تجزیه و تحلیل تلسکوپ‌ها را بسیار سخت می‌کنند. حتی تلسکوپ‌های فضایی موجود مانند هابل نیز قدرت این را ندارند که این دسته از امواج را مطالعه کنند. آینه‌ی هابل برای رصد این امواج به اندازه‌ی کافی خنک نیست. دمای نگهداری آینه‌ی هابل حدودا 15 درجه‌ی سانتی‌گراد. بنابراین با چنین دمای نگهداری، عملا مشاهده‌ی این امواج ممکن نیست.

اما جیمز وب با چنین قدرتی چهار هدف کلیدی دارد:

• نور را از اولین ستاره‌های کهکشان‌هایی که پس از مه‌بانگ در جهان شکل گرفته‌اند، جست‌و‌جو کند.
• شکل‌گیری و تکاملکهکشان‌ها را مطالعه کند.
• نحوه‌ی شکل‌گیریستاره و سیاره‌ها را درک کند.
• سیستم‌های سیاره‌ای ومنشأ حیات  را تحلیل کند.

موقعیت تلسکوپ فضایی جیمز وب و هابل

برخلاف هابل که تمام عمر خود را در مدار پایین زمین گذرانده است، جیمز وب در موقعیت مداری خورشیدی در نقطه L2 و در فاصله‌ی 1و نیم میلیون کیلومتری، تقریباً چهار برابر دورتر از ماه، ایستگاه گرفته است. این موقعیت به جیمز وب این امکان را می‌دهد تا یک طرف آن همیشه رو به خورشید، زمین و ماه باشد و مانع از رسیدن گرما و نور آنها به اپتیک حساس به حرارت تلسکوپ شود.

موقعیت هابل در ۵۵۰ کیلومتری ماه و تقریباً در ۴۰۰هزار کیلومتری سطح زمین قرار دارد. این فاصله باعث می‌شود امکان هرگونه تعمیر، توسعه و ارتقای سخت‌افزاری تلسکوپ، غیر ممکن شود.

عکس‌های جیمز وب و اهمیت آن

در 12 ژوئیه‌ی 2022، ماه‌ها انتظار مشتاقانه نتیجه داد، زیرا ناسا اولین تصاویر تمام‌رنگی از کیهان را که توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب گرفته شده بود منتشر کرد.

آخرین تصویر جیمز وب نمایی فوق‌العاده از کهکشان Cartwheel است، ترکیبی که توسط دوربین مادون قرمز نزدیک (NIRCam) و ابزار فروسرخ میانی (MIRI) تولید شده است.

کهکشان Cartwheel نتیجه‌ی برخورد دو کهکشان مختلف است که در حدود 400 میلیون سال پیش رخ داده است.

چیزی که باقی می‌ماند یک حلقه درونی و یک حلقه بیرونی است که به ادغام کهکشان ظاهر یک چرخ پره‌ای را می‌دهد.

این پره‌ها در واقع بقایای بازوهای کهکشان بزرگتر هستند که در اثر برخورد با کهکشان کوچکتر دچار اعوجاج شده‌اند.

همانطور که این تصویر نشان می‌دهد ادغام کهکشان‌ها برخی از دیدنی ترین رویدادها در کیهان هستند و تصاویری باورنکردنی ایجاد می‌کنند.

یک روز کهکشان راه شیری خودمان با کهکشان همسایه آندرومدا برخورد خواهد کرد و در نتیجه رویدادی به نام برخورد آندرومدا و راه شیری رخ خواهد داد.

تصاویری مانند این که توسط تلسکوپ وب گرفته شده است، شاید بینشی از سرنوشت آینده‌ی کهکشان خودمان به ما بدهد.

خوشه‌ی کهکشانی SMACS 0723

اولین تصویری که توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب منتشر شد، عمیق‌ترین تصویر فروسرخ از کیهان دوردست است که تاکنون تولید شده است.

به دنبال میدان عمیق هابل، این تصویر به عنوان اولین میدان عمیق جیمز وب شناخته شد.

این تصویر خوشه‌ی کهکشانی SMACS 0723 و در پس زمینه، هزاران کهکشان، از جمله برخی از کم نورترین اجرام مشاهده شده در کیهان را نشان می‌دهد.

این رصد یکی از جنبه‌های کلیدی اهداف علمی جیمز وب در سال‌های آینده است. اخترشناسان مشتاق رصد بیشتر در اعماق فضا هستند. بنابراین با این تصاویر می‌توانند درباره‌ی کیهان اولیه، اطلاعات بیشتری کسب کنند.

یکی دیگر از جنبه های جالب تصویر این است که پدیده ای به نام عدسی گرانشی را در عمل نشان می‌دهد. جرم ترکیبی خوشه‌ی کهکشانی SMAGS 0723 در حال تاب برداشتن و بزرگ‌نمایی نور از کهکشان‌های دورتر در پشت خود است.

این پدیده به ستاره‌شناسان نوعی ذره بین کیهانی ارائه می‌دهد که از طریق آن می‌توانند اجرام دوردست را با جزئیات بیشتری رصد کنند.

سیاره‌ی فراخورشیدی WASP-96 b

این سیاره‌ی غول پیکر در خارج از منظومه‌ی شمسی‌ست و به عنوان سیاره‌ی فراخورشیدی شناخته می‌شود که عمدتاً از گاز تشکیل شده است و تنها 1150 سال نوری از ما فاصله دارد. جرم آن تقریباً نصف مشتری است و هر 4/3 روز زمینی به دور ستاره‌ی خود می‌چرخد.

این یک طیف انتقال است که با رصد سیاره‌ی فراخورشیدی WASP-96b ساخته شده است.

این طیف با تجزیه و تحلیل نوری که از اتمسفر سیاره‌ی فراخورشیدی عبور می‌کرد و در مقابل ستاره میزبانش می‌چرخید، ایجاد شد.

این دقیق‌ترین طیف انتقال سیاره‌ی فراخورشیدی مادون قرمز است که تاکنون تولید شده است.

سحابی حلقه‌ی جنوبی

سحابی حلقه‌ی جنوبی جسمی‌ست که به عنوان سحابی سیاره‌ای شناخته می‌شود و یک ابر گاز، در حال انبساط در اطراف یک ستاره در حال مرگ است. ظاهر پف کرده و کروی آنها همان چیزی است که نام «سحابی‌های سیاره‌ای» را به آنها داده است.

ستاره شناسان می‌گویند که ستاره‌ی کم نور در مرکز تصویر حلقه‌هایی از گاز و غبار کیهانی را در همه جهات به فضا منتشر کرده است.

دو دوربین جیمز وب برای گرفتن این تصویر از سحابی سیاره ای که در فاصله‌ی 2500 سال نوری از ما قرار دارد، استفاده شد.

پنج قلوی استفان

پنج قلوی استفان، گروه فشرده‌ای از کهکشان‌ها‌ست که در فاصله‌ی 290 میلیون سال نوری از ما در صورت فلکی پگاسوس (Pegasus) ، در همان تکه‌ای از آسمان که ستاره‌ی معروف به میدان بزرگ پگاسوس قرار دارد.

تصویر باورنکردنی جیمز وب، خوشه‌هایی از ستاره‌های جوان و انفجارهای تولد ستاره‌ها را در سراسر گروه کهکشانی نشان می‌دهد.

یکی از نکات مهم در این تصویر این است که وب می‌تواند نمای باورنکردنی از کهکشان‌هایی که به صورت گرانشی برهم‌کنش دارند و ادغام می‌شوندرا ارائه دهد. به عبارتی این تصویر یک جنبه‌ی کلیدی از درک چگونگی تکامل و تغییر کهکشان‌ها در طول زمان را در اختیارمان قرار می‌دهد.

سحابی کارینا

سحابی کارینا یک ابر کیهانی درخشان است که در فاصله‌ی 7600 سال نوری از ما در صورت فلکی نیمکره‌ی جنوبی کارینا یافت شده است.

این تصویر از سحابی کارینا، در نور مادون قرمز توسط جیمز وب گرفته شده است و قله‌های گاز و غبار درخشان کیهانی را به ارتفاع حدود 7 سال نوری نشان می‌دهد.

تشعشعات فرابنفش و جریان‌هایی از ذرات باردار معروف به بادهای ستاره‌ای از ستارگان جوان داغ درون سحابی، ساطع می‌شوند و  غاری را که در این تصویر دیده می‌شوند، تشکیل داده‌اند.

تصاویری مانند این نشان می‌دهند که ستاره‌شناسان چقدر می‌توانند از تلسکوپ جیمز وب در مورد چگونگی تولد ستارگان و تأثیر آنها بر همسایگی کیهانی خود بیاموزند.

جیمز وب درصدد آن است که بخش‌های مرموز و پیچیده‌ی جهان را موشکافی کند و به دنبال حیات بیگانه در کهکشان‌ها بگردد. از‌این‌رو تصاویری که از آن به دست زمین می‌رسد، می‌تواند ورودی تازه به دنیای علم کهکشانی باشد.