چرا تصاویر تازه تلسکوپ جیمز وب برای علم بسیار مهم هستند؟

فرارو- اولین تصاویر از تلسکوپ وب با زیبایی خود جهان را شگفت زده کرده است، اما این تصاویر چه معنایی برای آینده نجوم دارند؟

به گزارش فرارو به نقل از دویچه وله، پنج تصویر خیره کننده توانایی‌های تلسکوب "جیمز وب" را به نمایش گذاشتند و مناظری از تولد ستاره‌ها و گروهی از کهکشان‌ها را در یک رقص کیهانی ثبت کردند. این تصاویر عمیق‌ترین و واضح‌ترین تصاویر رنگی جهان تا کنون هستند.

در حالی که همگان از زیبایی این تصاویر شگفت زده شده اند، دانشمندان مشتاق بودند به اهمیت علمی این پروژه بین المللی که با همکاری ناسا، آژانس فضایی اروپا (ESA) و آژانس فضایی کانادا (CSA) است، اشاره کنند.

"کائی نوئسکه" ستاره شناس و افسر ارتباطات در مرکز عملیات فضایی اروپا (ESOC) می‌گوید:"این تصاویر به ما نشان می‌دهد که تلسکوپ وب فوق العاده خوب کار می‌کند. تلسکوپ وب به ما کمک می‌کند تا جهان خود را با جزئیات بیشتری مطالعه کنیم".

نگاه کردن به گذشته
اولین تصویر وب میدان عمیقی از مشخصات کوچکی از جهان پهناور بود که خوشه‌های کهکشانی دوردست را نشان می‌داد. برخی از این کهکشان‌ها بیش از ۱۳ میلیارد سال قدمت دارند و زمانی ایجاد شده اند که جهان در مراحل اولیه خود بوده است.

"نوئسکه" به "دویچه وله" می‌گوید: " این نور مربوط به کیهان اولیه است در ۵۰۰ میلیون سال اول خود که امروز به ما می‌رسد".

اثر عجیب نگاه کردن به گذشته به دلیل سرعت نور و مدت زمانی است که نور به ما می‌رسد. نور ۳۰۰ هزار کیلومتر در ثانیه حرکت می‌کند. این حرکتی فوق العاده سریع است. با این وجود، فضا واقعا بزرگ است. بنابراین، هنوز هم می‌تواند زمان زیادی به طول بیانجامد تا نور حرکت کند. برای مثال، خورشید حدود ۱۵۰ میلیون کیلومتر از زمین فاصله دارد و حدود هشت دقیقه به طول می‌انجامد تا نور از خورشید به ما برسد. اجسام موجود در تصاویر وب، میلیارد‌ها سال نوری از ما فاصله دارند. یک سال نوری مسافتی است که نور در یک سال طی می‌کند که حدود ۹.۵ تریلیون کیلومتر است. این بدان معناست که نور در طول میلیارد‌ها سال در فضا و زمان سفر کرده است تا به ما برسد. برای دیدن این کهکشان‌ها به شکل امروزی باید ۱۳ میلیارد سال دیگر صبر کنیم. تصور مقیاس این فاصله‌ها دشوار است.

در تصاویر کالیدوسکوپی (زیبابین وسیله‌ای است که با بازتاب متعدد پرتو‌های نوری در آینه‌های خود باعث به وجود آوردن تصاویری با تقارن مرکزی و خطوط تقارن محوری متعدد می‌شود؛ م.) از سحابی کارینا و پنج قلوی استفان (پنج کهکشان که در صورت فلکی اسب بالدار دیده می‌شوند؛ م.) وب به ما زایشگاه‌های ستاره‌ای در حال ظهور را نشان می‌دهد که در آن ستارگان در حال تولد و رشد هستند. دانشمندان هرگز نتوانسته اند کهکشان‌هایی را که با این جزئیات برهم کنش دارند مشاهده کنند.

به لطف دوربین‌های مادون قرمز وب است که می‌توانیم ستاره‌ها را با شکوه کامل ببینیم. "نوئسکه" می‌گوید:"مادون قرمز اطلاعات بسیار بیش تری در مورد جهان جوان در مقایسه با گذشته به ما ارائه می‌دهد. نور این کهکشان‌ها در حین حرکت به سمت ما کشیده شد. وب به ما اجازه می‌دهد آن را ببینیم".

رنگ‌های موجود در صخره‌های کیهانی توسط تیم علمی وب به صورت مصنوعی به تصویر اصلی اضافه شده است. با این وجود، این بدان معنا نیست که رنگ‌ها وجود ندارند. در واقع، نور ساطع شده از ستارگان حاوی اطلاعاتی بسیار غنی‌تر از آن چیزی است که ما می‌توانیم با چشم انسان ببینیم.

پژوهشگران از داده‌های مربوط به نور ساطع شده از ستارگان استفاده می‌کنند تا درک کنند کهکشان‌ها چگونه شکل می‌گیرند رشد می‌کنند و با یکدیگر ادغام می‌شوند و در برخی موارد چرا به طور کامل تشکیل ستاره‌ها را متوقف می‌کنند.

برای مثال، کهکشان‌های آبی حاوی ستاره‌ها هستند، اما غبار بسیار کمی دارند. اجرام قرمز رنگ در لایه‌های ضخیم غبار پوشانده شده اند در حالی که کهکشان‌های سبز با هیدروکربن‌ها و سایر ترکیبات شیمیایی پر شده اند.

وب به برخی از پرسش‌های بزرگ و باز اخترفیزیک نوین می‌پردازد: چه چیزی تعداد ستارگانی را که در یک منطقه تشکیل می‌شوند تعیین می‌کند؟ چرا ستارگان با جرم خاصی تشکیل می‌شوند؟

اطلاعات غنی‌تر در مورد کیهان
تجزیه و تحلیل اولین تصاویر و نشان دادن توانایی‌های وب در آینده هفته‌ها و ماه‌ها به طول می‌انجامد.

هر عکسی که می‌بینیم ترکیبی از چندین ساعت تصویربرداری است. تیم‌های مطالعه، اطلاعات را در بسیاری از تصاویر برای مطالعه دقیق برش داده و به قطعات کوچک تبدیل می‌کنند دقیقا مانند کاری که پزشکان با تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (MRI) انجام می‌دهند.

"نوئسکه" می‌گوید:"این یک گام بزرگ رو به جلو بود البته نسبت به آن چه هابل به ما نشان داد. وضوح و سطح جزئیات نشان داد که وب تا چه اندازه دارای ظرفیت بالقوه برای تحقیقات علمی است. وب نه تنها به گذشته در گذشته نگاه می‌کند بلکه با جزئیات بالاتر نیز نگاه می‌کند".

وب به دانشمندان کمک می‌کند تا به پرسش‌هایی در مورد چگونگی تشکیل سیارات، ستارگان، کهکشان‌ها و در نهایت خود کیهان پاسخ دهند.

پیدا کردن سیاره دوم؟
اگرچه زیبایی کم‌تری در مقایسه با صخره‌های کیهانی دارد، اما تحلیل طیف نگاری وب از جو سیاره فراخورشیدی WASP-۹۶ b نمونه‌ای از اطلاعات شاید هیجان انگیزتر در آینده است. WASP-۹۶ b نوعی غول گازی در فاصله ۱۱۵۰ سال نوری از ما است که شباهت کمی به سیارات منظومه شمسی ما دارد. تیم کار کننده روی وب، طیف انتقال سیاره را مورد تجزیه و تحلیل قرار داده و نور ستاره‌ای را که در جو سیاره مانند یک بارکد وجود داشته اندازه گیری کرده است.

طیف WASP-۹۶ b یکی از مواردی است که در انتشار علمی اولیه تلسکوپ فضایی جیمز وب به نمایش درآمد. این طیف وجود آب و همچنین شواهدی برای "ابر‌ها و مه" در جو سیاره را تایید کرد. پیش از این کشف تصور می‌شد WASP-۹۶ b عاری از ابر است.

این ترفند شگفت انگیزی است که ستاره شناسان از آن استفاده می‌کنند. این سیاره از مقابل ستاره خود می‌گذرد مقداری نور از جو سیاره عبور می‌کند و آن نور درخشنده حاوی علامت شیمیایی جو است که مانند بارکد در آن نقش بسته است.

تجزیه و تحلیل نشان داد که این سیاره دارای جوی است که محتوای آن آب، همراه با ابر‌ها و مه است. با این وجود، WASP-۹۶b به زودی از حیاتی که ما می‌شناسیم پشتیبانی نخواهد کرد، زیرا این سیاره از گاز ساخته شده است و به دور ستاره خود در فاصله‌ای بسیار نزدیک می‌چرخد و آن را به محیطی بسیار گرم و خصمانه تبدیل می‌کند. تجزیه و تحلیل WASP-۹۶ b اشاره‌ای به آن چه وب برای تحقیقات سیارات فراخورشیدی در نظر گرفته است ارائه می‌دهد. هنوز مشخص نیست دقیقا چه اتفاقی خواهد افتاد.

این تلسکوپ برای پیشنهادات جوامع علمی در سراسر جهان در مورد اینکه کدام سیارات فراخورشیدی در آینده مورد مطالعه قرار گیرد در دسترس است و در آینده نکات بیش تری مشخص خواهند شد.