تلسکوپ جیمز وب درک ما را از کیهان اصلاح می کند/جستجوی جهان گمشده

پس از بیش از دو دهه توسعه، جیمز وب، تلسکوپ فضایی نسل بعدی ناسا بر سکوی پرتاب قرار گرفته و آماده‌ی آغاز سفری طولانی و نفس‌گیر است. سفری که در این ویدیوی ناسا به‌خوبی چالش‌های پیش روی آن دیده می‌شود.

«تلسکوپ فضایی جیمز وب» (James Webb Space Telescope) قرار است روز شنبه ۲۵ دسامبر (۴ دی) یعنی دقیقا اول کریسمس طی یک پنجره‌ی ۳۲ دقیقه‌ای که در ساعت ۰۷:۲۰ صبح منطقه‌ی زمانی شرقی (۱۵:۵۰ به وقت تهران) باز می‌شود، پرتاب شود.

این رصدخانه‌ی عظیم از کورو، گویان فرانسه و توسط موشک غول‌پیکر «آریان ۵» (Ariane 5) به فضا خواهد رفت. برای تماشای این رویداد تاریخی می‌توانید پخش زنده‌ی ناسا را که از ساعت ۰۶:۰۰ صبح منطقه‌ی زمانی شرقی (۱۴:۳۰ به وقت تهران) انجام می‌شود، ببینید.

اکنون تلسکوپ فضایی جیمز وب طبق برنامه‌ریزی تنها کمتر از یک روز دیگر را در سکوی پرتاب سپری می‌کند تا سرانجام راهی فضا شود. هرچند اگر این فرصت پنجره‌ی پرتاب قابل استفاده نباشد، روزانه فرصت‌های پرتاب دیگری تا پایان سال جاری میلادی درنظر گرفته خواهد شد.

تلسکوپ فضایی جیمز وب در حالت جمع شده پیش از قرارگیری داخل دماغه‌ی موشک آریان ۵

رصدخانه‌ی فضایی ۹.۷ میلیارد دلاری جیمز وب (JWST) توسط ناسا و با مشارکت آژانس‌های فضایی اروپا و کانادا هدایت می‌شود. پس از پرتاب این تلسکوپ نخستین ماه خود در فضا را در سفری حساس می‌گذراند و در یک توالی استقرار پیچیده به مدار خود (نقطه‌ی لاگرانژی ۲) در فاصله‌ی ۱.۶ میلیون کیلومتری زمین خواهد رفت.

۲۹ روز وحشت با تلسکوپ فضایی وب؛ از پرتاب تا پس از آن

در این سفر مجموعه‌ی رصدخانه طی پیچیده‌ترین فرآیند استقراری که در فضا انجام شده است، مانند یک اوریگامی باز می‌شود. ابتدا مجموعه‌ی رصدخانه از مراحل مختلف موشک جدا می‌شود و سپس باز شدن تلسکوپ با کشیده شدن سایه‌بان یا آفتابگیر آغاز می‌شود. در ادامه فلپ و آینه‌ها به‌طور کامل باز می‌شوند تا تلسکوپ در چیدمان نهایی قرار بگیرد و برای نخستین نورگیری و آزمایش‌های اولیه آماده شود.

آینه‌ی اصلی و معروف تلسکوپ جیمز وب ۶.۵ متر عرض دارد و از ۱۸ بخش با روکش طلا تشکیل شده است که همه باید در طول سفر جیمز وب باز شوند و به دقت کنار هم قرار بگیرند.

دانشمندان امیدوارند فرآیند استقرار و آزمایش‌های اولیه‌ی رصدخانه‌ی جیمز وب که ناسا از سال ۲۰۰۲ رسما مسئول ساخت آن شد، پس از پرتاب تا نیمه‌ی سال ۲۰۲۲ کامل شود و تلسکوپ شروع به رصدهای ژرف از منظومه‌ی شمسی، کهکشان و فراتر از آن کند.

طرحی گرافیکی از جدایش دماغه‌ی موشک آریان ۵ پس از پرتاب و در معرض فضا قرار گرفتن تلسکوپ وب
Credit: ESA / D. Ducros

در حالی که بیشتر مشاهدات «تلسکوپ فضایی هابل» (Hubble Space Telescope) در نور مرئی بود، رصدخانه‌ی جیمز وب در جمع‌آوری نور فروسرخ تخصص دارد که به اخترشناسان کمک می‌کند تا وضعیت آغاز کیهان را بسیار گسترده‌تر از آنچه بشر تا کنون می‌داند، مطالعه کنند.

تلسکوپ وب در طول زمان به بیش از ۱۳ میلیارد سال پیش نگاه و نور ضعیف دریافت شده از آن دوران را دریافت می‌کند تا کهکشان‌هایی که درست اندک زمانی پس از انفجار بزرگ (Big Bang) شکل گرفتند آشکار کند. آن‌طور که متخصصان می‌گویند، تلسکوپ جیمز وب درک ما را از کیهان اصلاح و عصر تازه‌ای در اکتشافات بشر آغاز خواهد کرد.

ماموریت تلسکوپ فضایی جیمز وب چیست؟

طی دهه‌های آتی، ابزارهای پیشرفته علمی در اکتشاف دنیاهای دور دست نقش مهمی را بازی خواهند کرد. شاید هیچ کدام به اندازه تلسکوپ فضایی جیمز وب سهم مهمی نداشته باشند.

به گزارش کلیک، کشف هفت سیاره قابل سکونت با فاصله تنها ۴۰ سال نوری قطعا بسیار هیجان انگیز است اما حقیقت این است که آن‌ها هنوز ۴۰ سال نوری از ما فاصله دارند. مگر اینکه ما بخواهیم و بتوانیم هزاران سال در میان فضا سفر کنیم، در غیر این صورت به این زودی ها قادر نخواهیم خودمان را به منظومه TRAPPIST-1 برسانیم.

سال آینده که این تلسکوپ به مدار پرتاب شود، باید انتظار چه چیزی را داشته باشیم؟ ستاره شناسان از نسل بعدی تلسکوپ فضایی ناسا برای اکتشافات خود در منظومه TRAPPIST-1 استفاده خواهند کرد.

تلسکوپ فضایی جیمز وب(JWST) به مدت تقریبا دو دهه در دست ساخت بوده و به اندازه یک زمین تنیس است. این تلسکوپ بزرگ‌ترین تلسکوپ فضایی ساخته شده خواهد بود. این تلسکوپ در سال ۲۰۱۸ به عنوان جانشین تلسکوپ هابل به فضا خواهد رفت و ظرفیت گردآوری هفت برابر نور بیشتر از جد خود را دارد و چنان حساس است که یک کرم شب‌تاب را از میلیون ها کیلومتر دورتر تشخیص خواهد داد.

ستاره شناسان در نظر دارند از توانایی های آن برای موارد مهیجی نظیر مشاهده ۱۳٫۵ میلیارد سال پیش برای کشف اسرار اولیه جهان، فهمیدن اینکه ستارگان و کهکشان‌های اولیه چگونه شکل گرفته اند، و مطالعه اتمسفر سیارات خارج از منظومه شمسی استفاده کنند. اما آدام بورگاسر، اخترفیزیک دان دانشگاه سن دیگو معتقد است اکتشافات جدید منظومه TRAPPIST-1 را در صدر اولویت های علمی قرار می‌دهد.

کاترین دک، همکار تحقیقاتی کالتک نیز معتقد است قرار دادن JWST در جهت TRAPPIST-1 کاملا قابل توجیه است.

یکی از مشکلات اصلی تحقیقات اگزوپلنت ها، نور کور کننده ای است که از ستاره مادرمی آید. این باعث می‌شود گرفتن تصویر مستقیم اگزوپلنت ها غیرممکن باشد. در عوض از طریق آنچه ستاره شناسان به عنوان ترانزیت می‌شناسند، آن‌ها را شناسایی می‌کنند. در این شرایط سیارات در مدار، قوس‌هایی در نور ستارگان ایجاد می‌کنند که حضورشان را نشان می‌دهد.

بورگاسر می گوید: «سیارت بسیار به ستاره اصلی نزدیک هستند که حتی تلسکوپ بزرگی مانند JWST نیز نمی‌تواند مشکل را حل کند، بنابراین ما همچنان متکی به ترانزیت خواهیم بود. با این حال JWST به ما اجازه می‌دهد نه تنها نور ستارگان مسدود شده توسط سیارات را بررسی کنیم بلکه نور ستارگانی که در میان اتمسفرشان فیلتر می‌شوند را نیز مشاهده کنیم و به این طریق، به دما و ترکیبات شیمیایی این اتمسفرها با جزییات بیشتری دسترسی داشته باشیم.

گرچه جیمز وب بازیکن اصلی تحقیقات اگزوپلنت ها در دهه‌های آتی خواهد بود اما این تلسکوپ تنها یکی از ابزارهای علمی مورد استفاده برای کشف حیات است.

یک ایرانی در تیم علمی تلسکوپ فضایی “جیمز وب” ناسا

​آیرین شیوایی محقق مقطع فوق دکترا دانشگاه آریزونا و عضو تیم علمی جیمز وب از دانشمندان ایرانی در توسعه این تلسکوپ بسیار مهم نقش به سزایی را ایفا کرده است.

آیرین شیوایی دارای مدرک کارشناسی رشته فیزیک از دانشگاه تهران و مدرک دکترای رشته اخترفیزیک از دانشگاه کالیفرنیا، ریورساید است.

در سایت آیرین شیوایی ویبلی(ireneshivaei.weebly.com) وی درباره نقش خود در این تلسکوپ گفته است: در رصدخانه استیوارد دانشگاه آریزونا، من عضوی از تیم‌ علمی “رصد زمان تضمین شده”(GTO) ابزار فروسرخ میانی(MIRI) و دوربین مادون قرمز نزدیک(NIRCam) هستم.

وب به چهار ابزار علمی برای کمک به مشاهدات خود مجهز شده است. اینها شامل دوربین مادون قرمز نزدیک(NIRCam)، طیف‌نگار مادون قرمز نزدیک(NIRSpec)، ابزار مادون قرمز میانی(MIRI) و حسگر هدایت دقیق/تصویرگر مادون قرمز نزدیک و طیف‌نگار بدون شکاف(FGS-NIRISS) هستند. تلسکوپ فضایی جیمز وب حاصل تلاش مشترک ناسا، آژانس فضایی اروپا و آژانس فضایی کانادا است.

ناسا با همکاری آژانس فضایی اروپا و آژانس فضایی کانادا، دهه‌هاست در حال کار بر روی این تلسکوپ است و بیش از ۱۰ میلیارد دلار برای ساخت “جیمز وب” هزینه کرده است.

هدف اصلی این تلسکوپ، بررسی چگونگی شکل‌گیری و تکامل کهکشان‌ها پس از مه‌بانگ است و قصد دارد با نگاهی به اعماق کیهان تصاویری از اولین کهکشان‌هایی که تاکنون شکل گرفته‌اند، ثبت کند. دوربین‌های فروسرخ این تلسکوپ به قدری قدرتمند و دقیق هستند که می‌توانند حضور یک خر زنبور را از فاصله ۲۴۰ هزار مایلی(فاصله بین زمین و ماه) تشخیص دهند. “جیمز وب” همچنین به اخترشناسان کمک خواهد کرد تا اسرار جهان را درک کنند. “جیمز وب” ۱۰۰ برابر قدرتمندتر از هابل است. همچنین وب از نور فروسرخ استفاده می‌کند و دارای طول موج‌هایی است که می‌تواند از میان ابرهای غباری نیز که ممکن است از دید هابلِ متکی به نور مرئی جا مانده باشد، گذر کند. وب باید عمیق‌تر از پیش کیهان را رصد کند و کهکشان‌هایی را که پس از مه‌بانگ شکل گرفتند، شناسایی کند. شناسایی این کهکشان‌ها به دلیل دور دست بودن و نور کم برای هابل چندان امکان‌پذیر نیست.

نمی‌توان گفت “وب” جایگزین “هابل” خواهد شد، چرا که “هابل” همچنان در حال رصد کیهان است و ناسا امیدوار است تا چند سال دیگر، احتمالا تا دهه ۲۰۳۰ نیز بتواند از آن استفاده کند. “هابل” یکی از بزرگترین و پرکاربردترین تلسکوپ‌ها به شمار می‌آید. “وب” اغلب به عنوان جانشین یا جایگزین هابل توصیف می‌شود، اما به رغم تعداد انگشت شماری مشکل در طول این سال‌ها، ابزارهای علمی “هابل” همچنان قوی هستند و این دو تلسکوپ بزرگ قرار است با هم (البته دور از یکدیگر) در فضا مشاهداتی را انجام دهند. “هابل” می‌تواند نورهای محدوده طول موج حدود ۲۰۰ نانومتر (nm) تا ۲.۴ میکرون را ببیند، در حالی که برد “وب” از حدود ۶۰۰ نانومتر تا ۲۸ میکرون خواهد بود. “جیمز وب” برخلاف “هابل” در مدار زمین قرار نمی‌گیرد، بلکه در مدار خورشید و در نقطه‌ی لاگرانژی دو در فاصله بین ۳۷۴ هزار تا ۱.۵ میلیون کیلومتری از زمین قرار خواهد گرفت. نقاط لاگرانژی پنج نقطه میان دو جسم بزرگ هستند که در آن نیروی جاذبه دو جسم همدیگر را خنثی می‌کند.
منبع: ایسنا