کشفیات و اهداف تلسکوپ جیمز وب

همه ما با نگاه کردن به آسمان احساس شگفتی میکنیم. تجاربی از این نوع، بین عامه افراد، ستاره شناسان و علاقه مندان به اخترشناسی مشترک است. در این پست کهکشان قصد داریم به یکی از جالب ترین اختراعات بشر در زمینه کیهان شناسی یعنی تلسکوپ فضایی جمیز وب و جدیدترین کشفیات آن بپردازیم.

مشخصات کلی تلسکوپ فضایی جمیز وب:

• ویژگی ظاهری: ۱۸ بخش آینه شش‌ضلعی بریلیم با روکش طلا و سپر حفاظتی نقره ای رنگ
• ابعاد: ۲۰٫۱۹۷ در ۱۴٫۱۶۲ متر
• جرم:۶/۱۶۱ کیلوگرم
• هزینه:۱۰ میلیارد دلار آمریکا
• محل پرتاب: پایگاه فضایی گویان

ویژگی های کاربردی تلسکوپ جیمز وب: 

سپر خورشیدی 5 لایه: به منظور مشاهده و رصد طیف مادون‌قرمز، تلسکوپ باید بسیار سرد شود. همچنین دمای آن باید زیر ۲۲۰ درجه سانتی‌گراد باشد. در غیر این صورت تابش طیف مادون‌قرمز به اجزای تلسکوپ آسیب وارد میکند. به همین دلیل از یک سپر نوری بزرگ برای جلوگیری از نور و حرارتِ خورشید، زمین و ماه استفاده شده است.

ماژول یکپارچه: این قسمت به قلب تلسکوپ معروف است. این ماژول یک چهارچوب است که میتواند توان الکتریکی، محاسبات منابع، قابلیت خنک‌سازی و همچنین پایداری ساختاری تلسکوپ جمیز وب را فراهم کند. این بخش از جنس گرافیتی_اپوکسی است و در زیر ساختار تلسکوپ جیمز وب متصل میشود. این بخش نیز حاوی یک دوربین راهنما است.

کشفیات جدید تلسکوپ فضایی جمیز وب:

۱- ناحیه ستاره زا: ناحیه ای به نام NGC 346 از جمله فعال ترین مناطق ستاره زا در بین کهکشان های نزدیک ما است. این منطقه همواره رازهایی با خود داشته است اما اکنون با وجود تلسکوپ فضایی جیمز وب، دیگر چیز مرموزی وجود ندارد. این منطقه در ابر ماژلانی کوچکی در کهکشان کوتوله نزدیک راه شیری قرار دارد. این ابر ماژلانی کوچک در مقایسه با راه شیری عناصر کمتری دارد که از هیدروژن یا هلیوم سنگین تر هستند. ستاره‌شناسان با بررسی این منطقه ستاره زا، دریافتند که شرایط و مقدار فلزات درون ابر ماژلانی کوچک مشابه آن چیزی است که میلیاردها سال قبل فرآیند شکل‌گیری ستاره‌ها در آن زمان اتفاق افتاده است.

۲- سیاره مشابه زمین: این سیاره در فاصله 41 سال نوری از زمین قرار دارد. محققان با استفاده از تلسکوپ فضایی جمیز وب این سیاره فراخورشیدی را مورد رصد قرار داده اند. این سیاره فراخورشیدی، سنگی است و به دور یک ستاره کوتوله قرمز در صورت فلکی Octans در گردش است. این سیاره با نام LHS ۴۷۵ b اندازه ای مشابه سیاره زمین دارد اما برعکس سیاره ما، به ستاره خود بسیار نزدیک است. مدت زمان گردش به دور ستاره در آن سیاره، دو روز زمینی است. محققان اشاره کرده اند که ممکن است این سیاره جوّ نداشته باشد اما ترکیباتی شامل کربن دی اکسید خالص دارد. همچنین این سیاره چند صد درجه از سیاره زمین گرم تر است. محققان معتقد هستند که براساس اطلاعات تلسکوپ فضایی جمیز وب، این سیاره بیشتر مشابه سیاره زهره است زیرا جوّ آن بیشتر از کربن دی اکسید است.

۳- پنج‌قلوی استفان: با استفاده از اطلاعات به دست آمده از تلسکوپ فضایی جمیز وب، محققان موفق به رصد موج ضربه ای بزرگ و یک کهکشان کوتوله به نام پنج قلوی استفان شده اند. پنج کهکشان استفان در فاصله 270 میلیون سال نوری از زمین در صورت فلکی اسب بزرگ قرار گرفته اند. همچنین این مجموعه یک آزمایشگاه فوق العاده به منظور مطالعه تأثیر فعل و انفعالات آنها بر محیط اطرافشان است. به دلیل برخورد بین پنج قلوی استفان و یک کهکشان مزاحم، امواج مهیب تولید شده است که ابرهای ضعیفی از پلاسمای هیدروژن داغ ایجاد کرده است.

۴- توده ابر غول پیکر: ستاره شناسان ابر گازی غول پیکری را مورد بررسی خود قرار داده اند. این توده ابر، از هم جدا میشود و دنباله ای از گاز گرم تولید شده است. این پدیده از برخورد دو ابر و تشکیل یک کهکشان شکل گرفته است.

۵-منبعی فارغ از انرژی‌: تلسکوپ فضایی جمیز وب موفق به کشف ناحیه ای از جهان شد که فارغ از انرژی های موجود شناخته شده است. این منطقه کشف شده دارای چگالی و ویژگی های منحصر به فرد است. زیرا هر منطقه از کیهان دارای چگالی یکسان است. در واقع عدد چگالی عالم یک عدد ثابت بوده و در هر نقطه ای کیهان، این نوع ویژگی ها مشابه هستند. اما این ناحیه تعادل موجود را برهم زده است.

۶- کهکشان جدید: تلسکوپ فضایی جمیز وب، کهکشانی جدید به نام CEERS-93316 را کشف کرده است. این کهکشان در حدود 250 میلیون سال بعد از انفجار بزرگ و در فاصله 35 میلیارد سال نوری از زمین ایجاد شده است. این کهکشان یکی از قدیمی ترین و دور ترین کهکشان هایی است که شناخته شده است.

۷-سحابی حلقه جنوبی: تلسکوپ جیمز وب دو نمای جداگانه از سحابی حلقه جنوبی، در هر دو طیف فرو سرخ میانه وسط و فرو سرخ نزدیک، ثبت کرده است.سحابی حلقه جنوبی که به نام سحابی هشت انفجاری نیز معروف است،یک ابر گازی در حال انبساط است که یک ستاره در حال مرگ را احاطه کرده است.  قطر آن نزدیک به نیم سال نوری است و در فاصله ۲۰۰۰ سال نوری از زمین قرار دارد.

۸-سحابی کارینا: سحابی کارینا یکی از بزرگترین و درخشان‌ترین سحابی‌هایی است که در آسمان شب قابل مشاهده است و در فاصله ۷۶۰۰ سال نوری از ما در صورت فلکی جنوبی کارینا قرار دارد. سحابی کارینا خانه بسیاری از ستارگان پرجرم است که چندین برابر بزرگتر از خورشید هستند.

آسیب به تلسکوپ فضایی جیمز وب:

آینه جیمز وب در معرض برخورد با ریزشهاب ‌سنگ‌های فضایی قرار دارد به همین دلیل جتناب از آنها برای این تلسکوپ دشوار است.آینه ۶.۵ متری تلسکوپ فضایی جیمز وب شامل ۱۸ بخش ساخته شده از بریلیوم و طلا است.  یکی از این آینه ها "C3" نام دارد. در تاریخ بین ۲۳ و ۲۵ ماه مه سال۲۰۲۲ به ذرات کوچک گرد و غبار برخورد کرد و دچار آسیب شد. 

همچنین از لحظه پرتاب تلسکوپ فضایی جیمز وب تاکنون، پنج ریزشهاب‌سنگ کوچکتر دیگر نیز به آن برخورد کرده‌اند. محققان قبل از پرتاب جیمز وب، تقریبا یک برخورد جزئی در هر ماه را پیش‌بینی کرده بودند.

با توجه به مصرف سوخت، این تلسکوپ باید ۲۰ سال در فضا پایدار بماند اما دانشمندان مطمئن نیستند که آسیب های حاصل از ریزشهاب‌سنگ‌ها، چه میزان تأثیری بر فعالیت تلسکوپ فضایی جیمز وب خواهند داشت.

مشکلات مربوط به هزینه تلسکوپ جمیز وب:

در طراحی و ساخت تلسکوپ فضایی جیمز وب مانند هر سازه عظیم دیگری هزینه ها و مسائل پیش بینی نشده ای به وجود آمد. در ابتدا، هزینه پروژه ۱٫۶ میلیارد دلار پیش‌بینی شده بود. اما به مرور زمان، این پیش‌بینی وقتی که ساخت تلسکوپ در سال ۲۰۰۸ آغاز شد به ۵ میلیارد دلار افزایش یافت. به همین دلیل، تغییر هزینه‌ها و زمان پرتاب باعث شد تا تحقیقات مستقلی درباره پروژه تلسکوپ فضایی جمیز وب انجام شود. کمیته مستقل تحقیقات این پروژه دریافت که نزدیک‌ترین زمان پرتاب تلسکوپ احتمالاً پایان سال ۲۰۱۵ با هزینه کلی ۶٫۵ میلیارد دلار باشد. همچنین این کمیته تحقیقات خاطرنشان کرده اند که این امر، بودجه پروژه را افزایش میدهد و تأخیر در پرتاب تلسکوپ باعث بالا رفتن هزینه کل پروژه می‌شود.

اهداف تلسکوپ فضایی جمیز وب: 

۱-  جستجوی نور در نخستین ستارگان و کهکشان‌هایی که پس از مه‌بانگ یا بیگ بنگ در کیهان شکل گرفتند.

۲- بررسی روند تشکیل و تکامل کهکشان‌ها.

۳- درک چگونگی شکل‌گیری ستارگان و منظومه‌های سیاره‌ای.

۴- مطالعه سیستم‌های سیاره‌ای و خاستگاه پیدایش زندگی در آنها.

این اهداف را می‌توان با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب و فناوری نور مادون قرمز آن، به گونه مؤثرتری انجام داد. به همین دلیل این تلسکوپ، نور مرئی یا فرابنفش را مانند تلسکوپ هابل اندازه‌گیری نمی‌کند. اما ظرفیت بسیار بیشتری برای انجام اخترشناسی مادون قرمز دارد. تلسکوپ جیمز وب، به طیف نور نارنجی تا تابش فروسرخ عمیق در حدود «۱۰۰ کلوین» (۱۷۳- درجه سانتی‌گراد؛ ۲۸۰ درجه فارنهایت) حساس است.

همچنین از تلسکوپ فضایی جیمز وب ممکن است برای جمع‌آوری اطلاعات درباره ستاره کم‌نور کی‌ای‌سی ۸۴۶۲۸۵۲، که در سال ۲۰۱۵ کشف شد و دارای برخی ویژگی‌های غیرعادی منحنی نور است، استفاده شود.

مقایسه تلسکوپ جیمز وب و هابل را هم ببینید!

هنگامی که جیمز وب در سال 2021 راه اندازی شد، اوج دهه ها کار دانشمندان و مهندسان ناسا بود.اما مانند هر اختراع دیگری در ابتدای طراحی و ساخت تلسکوپ فضایی جیمز وب با مشکلاتی مواجه بوده است. اما سازندگان آن توانستند پروژه خود را با موفقیت تکمیل کنند.در اواسط جولای، جیمز وب اولین تصاویر خیره کننده خود را منتشر کرد. این تلسکوپ فروسرخ به ما کمک می‌کند تقریباً تمام بخش‌های کیهان خود را از جمله دورترین کهکشان‌ها با جزئیات بیشتر ببینیم. همچنین به ما اجازه می‌دهد نگاهی اجمالی به گذشته آنها داشته باشیم. اکنون این تلکسوپ فضایی وسعت دید ما را نسبت به فضا و اجرام آن به طرز عجیب و زیبایی تغییر داده است.