تلسکوپ فضایی جیمز وب

شرح

تلسکوپ فضایی جیمز وب یک تلسکوپ فضایی است که عمدتاً برای مطالعه اخترشناسی فروسرخ طراحی شده‌است. قدرتمندترین تلسکوپی که تا به حال به فضا پرتاب شده‌است، وضوح و حساسیت فروسرخ بسیار بهبودیافته، به آن اجازه می‌دهد تا اجرامی که برای تلسکوپ فضایی هابل بسیار قدیمی، دور و کم نور هستند، را مشاهده کند.
تاریخ راه‌اندازی: ۲۵ دسامبر ۲۰۲۱
هزینه: ۱۰ میلیارد دالر امریکا (۲۰۱۶)
موشک: آریان ۵ (پرواز وی‌ای۲۵۶ آریان)
قطر: ۶٫۵ متر (۲۱ فوت)
ابعاد: ۲۰٫۱۹۷ در ۱۴٫۱۶۲ متر (۶۶٫۲۶ در ۴۶٫۴۶ فوت)
انحراف مداری: ۴٫۰۵۶۰
سازندگان: نورثروپ گرومن، بال ایرواسپیس

 

تلسکوپ جیمز وب با رصد جرمی متعلق به حدود ۲۵۰ میلیون سال پس از انفجار بزرگ، احتمالا باز هم رکورد دورترین کهکشان رصد شده را شکسته است.

در یک مطالعه‌ی تازه، دانشمندان از نخستین مجموعه داده‌های تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) برای کشف یک کهکشان احتمالی با نام CEERS-93316 که تقریبا ۲۵۰ میلیون سال پس از مه‌بانگ تشکیل شده، استفاده کرده‌اند.

CEERS مخفف «کاوش علمی گسترش اولیه‌ی تکامل کیهانی» (Cosmic Evolution Early Release Science Survey) است و به‌طور خاص بر تصویربرداری توسط جیمز وب استوار است. این کهکشان همچنین یک رکورد جدید انتقال به قرمز با معیار z برابر ۱۶.۷ را ثبت کرد. این یافته به‌ویژه از این نظر جذاب است که قدرت جیمز وب را نشان می‌دهد که تنها چند هفته از فرستادن نخستین داده‌های علمی آن می‌گذرد.

دکتر «ربکا باولر» (Rebecca Bowler) عضو همکاری ارنست رادرفورد در دانشگاه منچستر و یکی از نویسندگان این مقاله گفت: «چند هفته‌ی گذشته با تماشای شکسته شدن تمام رکوردهایی که برای مدت طولانی در اختیار هابل باقی مانده بود، بسیار سورئال بود. در مورد این مطالعه یافتن یک کهکشان احتمالی با z=16.7 احساس شگفت‌انگیزی است و چیزی نبود که از داده‌های اولیه انتظارش را داشته باشیم.»

این مطالعه‌ی جدید همچنین به ده‌ها مطالعه‌ی گذشته ارجاع داده است که اجرام سماوی را با استفاده از مشاهدات ترکیبی رصدخانه‌های زمینی همراه با تلسکوپ فضایی هابل و تلسکوپ فضایی اسپیتزر اندازه‌گیری کرده‌اند تا امکان اندازه‌گیری جابه‌جایی به سرخ حدود ۱۰ را داشته باشند.

«کالوم دانان» (Callum Donnan) نویسنده‌ی اصلی این مطالعه هم خاطرنشان کرد: «پیداکردن چنین کهکشان دوری با وب با توجه به اینکه این تنها اولین مجموعه از داده‌هاست، شگفت‌انگیز است. اما توجه به این نکته مهم است که برای اطمینان از دقت اندازه‌گیری انتقال به سرخ، به مشاهدات بعدی با استفاده از ابزار طیف‌سنجی نیاز است. به همین دلیل است که از آن به عنوان کهکشان احتمالی یاد می‌کنیم.»

مطالعه‌ی کنونی بر اساس داده‌های تصویربرداری «دوربین فروسرخ نزدیک» (NIRCam) که تصویرگر اصلی جیمز وب است، نشان داد که CEERS-93316 نمی‌تواند یک ستاره‌ی کم‌جرم یا هسته‌ی کهکشانی فعال واضح باشد. چون CEERS-93316 می‌تواند تنها ۲۵۰ میلیون سال سن داشته باشد، یکی از اهداف کیهان‌شناسان این است که بدانند در کهکشان‌هایی با این سن کم پس از مه‌بانگ (Big Bang) چه روی می‌دهد.

بولر افزود: «پس از انفجار بزرگ، جهان وارد دوره‌ای شد که به عنوان دوران تاریکی شناخته می‌شود و پیش از تولد ستاره‌ها را دربر می‌گیرد. مشاهدات این کهکشان ما را به زمانی می‌برد که فکر می‌کنیم اولین کهکشان‌ها در حال شکل‌گیری هستند. ما در اوایل جهان، کهکشان‌های بیشتری نسبت به پیش‌بینی شبیه‌سازی‌های کامپیوتری یافته‌ایم، بنابراین به وضوح ناآگاهی زیادی ازجمله پرسش‌هایی درباره‌ی چگونگی و زمان شکل‌گیری نخستین ستاره‌ها و کهکشان‌ها وجود دارد.»


تصاویر کهکشان احتمالی CEERS-93316 در داده‌های جیمز وب
Credit: Donnan et al

با توجه به این یافته‌ی ارزشمند فقط در اولین مجموعه داده‌های جیمز وب، جالب است که فکر کنیم این تلسکوپ فضایی رکوردشکن چقدر می‌تواند عمیق‌تر ببیند و آیا می‌تواند خود انفجار بزرگ را رصد کند یا خیر؟

بولر توضیح داد: «جیمز وب می‌تواند کهکشان‌ها را در جابه‌جایی‌های قرمز بیشتر از ۲۰، یعنی کمتر از ۲۰۰ میلیون سال پس از انفجار بزرگ، شناسایی کند. یافتن این کهکشان‌ها احتمالا بسیار سخت خواهد بود، اما کشف CERRS 93316 به ما امیدواری می‌دهد که ممکن است جیمز وب به آن دست یابد.»

 

دورترین پدیده‌ی مشاهده شده، پس‌زمینه‌ی مایکروویو کیهانی (CMB) است که پس‌درخشش انفجار بزرگ محسوب می‌شود. نور CMB تقریبا از ۴۰۰۰۰۰ سال پس از مه‌بانگ می‌آید و در طول سال‌ها توسط ابزارهای مختلف رصد شده است، به ویژه ماهواره پلانک که هرچند در سال ۲۰۰۹ پرتاب شد اما می‌تواند مراحل اولیه‌ی شکل‌گیری کهکشان‌ها را کاوش کند.»

در حالی که دانان و بولر هر دو اشاره کردند که هیچ مشاهدات دیگری برای CEERS-93316 برنامه‌ریزی نشده است، اما آن‌ها امیدوارند که چنین فرصتی در آینده فراهم شود.

گفتنی است انتقال به سرخ، بخشی از چیزی است که به‌عنوان اثر داپلر شناخته می‌شود و ستاره‌شناسان از آن برای اندازه‌گیری فواصل در کیهان استفاده می‌کنند.

یک مثال رایج برای نشان دادن اثر داپلر، تغییر در زیر و بم شدن امواج صوتی است که هنگامی که جسم با صدای بلند، برای نمونه یک آمبولانس، به سمت شما حرکت می‌کند و سپس از شما دور می‌شود، به‌خوبی احساس می‌شود. هنگامی که جسم به سمت شما حرکت می‌کند، تغییر طول موج امواج صوتی به‌عنوان انتقال به آبی شناخته می‌شود، در حالی که وقتی از شما دور می‌شود، انتقال به قرمز نامیده می‌شود.

اینکه مطالعه‌ی تازه یک رکورد جدید انتقال به سرخ ایجاد می‌کند به این معنی است که دانشمندان دورترین جرم جهان را تا به امروز اندازه‌گیری کرده‌اند.

 

کهکشان چرخ گاری



تلسکوپ فضایی جیمز وب در بین مقادیر عظیمی از غبار و در طول یک دوره زمانی، تصویر جدیدی از کهکشان «چرخ گاری» (Cartwheel) گرفته است که حلقه رنگی چرخان آن را با وضوح بی‌سابقه‌ای نشان می‌دهد.

کهکشان «چرخ گاری» که در فاصله ۵۰۰ میلیون سال نوری از زمین در صورت فلکی مجسمه‌ساز قرار دارد، شکل فعلی خود را طی یک برخورد تماشایی بین دو کهکشان به دست آورده است.

ناسا و آژانس فضایی اروپا در بیانیه‌ای مشترک گفتند که این برخورد دو حلقه را از مرکز کهکشان به بیرون بسط داده است. این دو نهاد آن را شبیه امواج در یک حوض پس از پرتاب سنگ به درون آن توصیف کردند.


این بیانیه اضافه می‌کند که یک حلقه سفید کوچکتر نزدیک به مرکز کهکشان باقی می‌ماند در حالی که حلقه بیرونی با پره‌های رنگی خود حدود ۴۴۰ میلیون سال است که در جهان گسترش یافته است. زمانی که حلقه بیرونی در حال بسط پیدا کردن است به گاز تبدیل می‌شود و جرقه‌ای برای تشکیل ستاره‌های جدید است.

تلسکوپ هابل پیش از این تصاویری از این کهکشان حلقه‌ای کمیاب گرفته بود که تصور می‌شود به زمانی بر می‌گردد که کهکشان «چرخ گاری» یک کهکشان مارپیچی شبیه کهکشان راه شیری بوده است، یعنی پیش از آن‌ که با کهکشان کوچکتری برخورد کند.

اما تلسکوپ وب که در دسامبر ۲۰۲۱ به فضا پرتاب شد و نخستین تصاویر خود را در ماه گذشته در معرض تماشای جهانی قرار داد از گستره بسیاری بیشتری برخوردار است.

 

تلسکوپ فضایی جیمز وب اولین ابرنواختر را رصد کرد


تلسکوپ فضایی جیمز وب موفق به رصد اولین ابر نواختر خود شده است. این کشف، نوید آغاز شدن یک حوزه کاملاً جدید از احتمالات در تحقیقات را می‌دهد.

به گزارش ایسنا و به نقل از اسپیس، تلسکوپ فضایی جیمز وب با شناسایی غیرمنتظره اولین ابرنواختر خود که انفجار یک ستاره در حال مرگ است، دانشمندان را شگفت زده کرد.

تنها چندین روز پس از آغاز عملیات علمی تلسکوپ فضایی جیمز وب، دوربین دوربین فروسرخ نزدیک(NIRCam) تلسکوپ فضایی جیمز وب، یک جسم درخشان غیرمنتظره را در کهکشانی به نام "SDSS.J۱۴۱۹۳۰.۱۱+۵۲۵۱۵۹۳" در فاصله حدودی سه تا چهار میلیارد سال نوری از زمین رصد کرد. این جسم درخشان در طول یک دوره پنج روزه کم نور شد و این نشان دهنده آن است که این جرم آسمانی می‌تواند یک ابرنواختر باشد که با خوش‌ اقبالی مدت کوتاهی پس از انفجار توسط تلسکوپ رصد شده است. اخترشناسان این مشاهدات جدید را با داده‌های آرشیو شده از تلسکوپ فضایی هابل مقایسه کردند تا تایید کنند که این نور جدید است.

این کشف از آن جهت شگفت‌آور است که تلسکوپ فضایی جیمز وب برای جستجوی ابرنواخترها ساخته نشده است. رصد ابر نواخترها وظیفه‌ای است که معمولاً توسط تلسکوپ‌های پیمایشی در مقیاس بزرگ انجام می‌شود. این تلسکوپ‌ها بخش‌های وسیعی از آسمان را در فواصل زمانی کوتاه اسکن می‌کنند. از سوی دیگر، وب با جزئیات بسیار زیاد به مناطق بسیار کوچکی از جهان نگاه می‌کند. به عنوان مثال، تصویری که جو بایدن، رئیس جمهور ایالات متحده آمریکا، اواسط ماه ژوئیه(تیر-مرداد) منتشر کرد، منطقه‌ای به بزرگی یک دانه شن در دل کیهان را شامل می‌شد.

از آنجایی که این کشف در هفته اول فعالیت علمی وب انجام شد، ستاره‌شناسان فکر می‌کنند که عمق تصاویر وب ممکن است بتواند کوچک بودن نواحی رصدی را جبران کند. هر تصویر میدان عمیق شامل صدها کهکشان است که این به معنای وجود صدها فرصت برای شناسایی یک ابرنواختر است.

این تشخیص زودهنگام نشان می‌دهد که تلسکوپ وب ممکن است بتواند به طور منظم ابرنواخترها را رصد کند. این موضوع هیجان‌انگیز خواهد بود، به ویژه به این دلیل که انتظار می‌رود وب نخستین کهکشان‌هایی که طی صدها میلیون سال اولیه پس از مه‌بانگ در جهان شکل گرفته‌اند را رصد کند.

این منظره باستانی را همراه با تشخیص غیرمنتظره یک ابرنواختر در نظر بگیرید، وب ممکن است بتواند انفجار یکی از اولین ستارگانی که پس از یک دوره تاریکی، جهان را روشن کرده است را ثبت کند. ستاره‌شناسان فکر می‌کنند که این ستارگان دارای ترکیب شیمیایی بسیار ساده‌تری نسبت به ستارگانی هستند که در دوره‌های بعدی متولد شدند.

مایک انجسر(Mike Engesser)، ستاره‌شناس موسسه علمی تلسکوپ‌های فضایی که وب را اداره می‌کند، می‌گوید: ما فکر می‌کنیم که ستارگان چند میلیون سال اول برخلاف ستارگان امروزی تقریباً به طور کامل از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده بودند. آنها می‌توانستند عظیم باشند یعنی ۲۰۰ تا ۳۰۰ برابر جرم خورشید ما و سبک زندگی آن‌ها سریع زندگی کن، جوان بمیر بوده است. دیدن این نوع انفجارها کاری است که ما هنوز انجام نداده‌ایم.

ابرنواختر کشف‌شده نشان‌دهنده مرگ ستاره‌ای بسیار جوان‌تر است، ستاره‌ای که تنها سه تا چهار میلیارد سال سن دارد، اما شروعی امیدوارکننده‌ برای تلسکوپی است که برای انجام کاری متفاوت ساخته شده بود.

تشخیص ابرنواخترها دشوار است زیرا خود انفجار تنها کسری از ثانیه طول می‌کشد و گرد و غبار و گازی که در نتیجه مرگ‌ این ستاره‌ها ایجاد می‌شود تنها چند روز باقی می‌ماند. بنابراین یک تلسکوپ برای رصد آن باید در زمان مناسب به مکان مناسب نگاه کند.

ساخت و توسعه تلسکوپ فضایی وب از سال ۱۹۹۶ آغاز شد و در ابتدا قرار بود در سال ۲۰۰۷ به فضا پرتاب شود، اما کمبود بودجه، نیاز به بررسی و آزمایش بیشتر و تغییر در طراحی همگی باعث به تعویق افتادن ماموریت آن تا سال گذشته شد در نهایت این تلسکوپ قدرتمند در تاریخ چهارم دی ماه سال ۱۴۰۰ به فضا پرتاب شد و پس از گذشت یک ماه به مقصد خود در نقطه لاگرانژ ۲ در مدار خورشید و در فاصله ۱.۵ میلیون کیلومتری از زمین مستقر شد. این تلسکوپ چندین ماه را صرف آماده‌سازی ابزار خود کرد و در نهایت اولین تصاویر رسمی و تمام رنگی، طی دو روز در تاریخ ۲۱ و ۲۲ تیر منتشر شد