همه چیز درباره تلسکوپ خارق العاده جیمز وب و توضیح تصاویر شاهکار آن + فیلم

جیمز وب که بود؟

جیمز ادوین وب (به انگلیسی: James E. Webb; ۷ اکتبر ۱۹۰۶ – ۲۷ مارس ۱۹۹۲) یک سیاست مدار اهل ایالات متحده آمریکا بود. جیمز ادوین وب یک مقام دولت آمریکایی بود که از ۱۴ فوریه ۱۹۶۱ تا ۷ اکتبر ۱۹۶۸ به عنوان دومین مدیر منصوب ناسا خدمت می کرد. وب از ابتدای دولت کندی تا پایان دولت جانسون بر ناسا نظارت داشت؛ بنابراین بر اولین پرتاب های مهم انسان در عطارد از طریق برنامه های جوزا، تا قبل از اولین پرواز آپولو، نظارت داشت. در سال ۲۰۰۲، تلسکوپ فضایی نسل بعدی (NGST) به عنوان ادای احترام به وب، تلسکوپ فضایی جیمز وب تغییر نام داد.

تلسکوپ جیمز وب چیست؟

جیمز وب نام تلسکوپی است که چهارم دی ماه سال 1400 به فضا پرتاب شد و اهداف جذابی برای آن تعریف شد. جیمزوب یک تلسکوپ فضایی است که عمدتاً برای مطالعه اخترشناسی فروسرخ طراحی شده است؛ این تلسکوپ قدرتمندترین تلسکوپی است که تاکنون به فضا پرتاب شده و وضوح و حساسیت مادون قرمز آن نسبت به سایر تلسکوپ های مشابه بسیار بهتر است. ویژگی و تکنولوژی که تلسکوپ فضایی جیمزوب دارد، این امکان را به تلسکوپ می دهد تا اجرامی که فاصله بسیار دوری دارد را نیز مشاهده و مورد بررسی قرار دهد.

برای ساخت این تلسکوپ حدود ۴۰ میلیارد دلار هزینه شده و نزدیک به ۱۴ کشور و ۲۹ ایالت نیز در ساخت آن نقش داشته اند. در سال ۱۹۹۶ ساخت این تلسکوپ آغاز شد، اما به دلایل مختلفی پرتاب آن به تأخیر افتاد که این موضوع باعث اعمال تغییراتی در آن و به روز شدن تلسکوپ شد. در سال ۲۰۱۸ قرار بود این تلسکوپ به فضا پرتاب شود، اما یکی از قسمت های محافظ خورشیدی دچار مشکل شد و پس از آن با شیوع ویروس کرونا روبه رو شدیم و تقریباً پرتاب آن سه سال به تأخیر افتاد.

جیمز وب در حال حاضر در کجا واقع است؟

تلسکوپ فضایی جیمزوب برخلاف هابل که درحال حاضر در فاصله ۵۰۰ متری زمین قرار گرفته، بسیار دور است و نزدیک به یک میلیون و ۶۰۰ هزار کیلومتر دورتر از سطح زمین و در نقطه دو لاگرانژی قرار دارد.

اهداف تلسکوپ جیمز وب

ناسا هفدهم تیرماه ۱۴۰۱ فهرستی از اهداف تلسکوپ فضایی جیمزوب معرفی کرد که در ادامه لیست این اهداف را مشاهده می کنید:

• سحابی شاه تخته یا کارینا
• سیاره فراخورشیدی WASP 96b
• سحابی حلقه جنوبی
• پنج قلوی استفان
• خوشه کهکشانی SMACS 0273

در این فهرست لیستی از اجرام مشاهده می شد که تلسکوپ فضایی جیمزوب از آن ها عکس برداری کرده و تصاویر توسط ناسا بررسی شده است. نخستین تصاویر دقیق و باکیفیت تلسکوپ فضایی جیمزوب سه شنبه بیست ویکم تیرماه_ به اشتراک گذاشته شد.

چرا تصاویر جیمز وب شاهکار است؟

زیبایی بصری این عکس ها شگفتی و تحسین عمومی را برانگیخته است، با این حال بسیاری نمی دانند که چرا ستاره شناسان از این تصاویر حیرت زده شده اند و اهمیت این عکس ها در چیست؟ در ادامه به سراغ تصاویر منتشره میرویم و به ترتیب نگاهی می اندازیم به اطلاعاتی که در پشت سر آن ها نهفته است.

۱- عمیق ترین و واضح ترین تصویر از کیهان

ناسا این تصویر را «عمیق ترین و واضح ترین» تصویر کیهان خوانده است که تا کنون بشر توانسته به آن دست پیدا کند و مملو از جزئیات حیرت انگیز است.

این تصویر که از سوی ناسا «اولین میدان عمیق جیمز وب» نام گرفته، برشی بسیار کوچک از پهنه آسمان را نشان می دهد. به این معنی که اگر بخواهیم مقایسه کنیم، نسبت آن به کل جهان تقریبا به اندازه نسبت یک دانه شن به کل کره زمین است.در این عکس نقاط روشن زیادی دیده می شوند اما باید دانست که هیچکدام از آن ها ستاره نیستند، بلکه کهکشان هایی هستند که از میلیاردها ستاره تشکیل شده اند. در این تصویر که با دوربین مادون قرمز جیمز وب گرفته شده هزاران کهکشان مارپیچی و بیضوی از جمله شماری از کم نورترین و دورترین کهکشان هایی که در سال های ابتدایی پیدایش جهان به وجود آمده اند با عرض تنها چند پیکسل به چشم می خورند.

دوربین مادون قرمز جیمز وب که به طور کامل توسط مؤسسات آمریکایی ساخته شده، یکی از چهار دوربین موجود در این تلسکوپ است و توانایی دیدن کهکشان های دور را دارد. دلیل اینکه جیمز وب از دوربین مادون قرمز استفاده می کند این است که بتواند از میان لایه های گاز و غبار غلیظ عبور کند و نوری را که از کهکشان ها و ستاره های پشت سر اجرام آسمانی ساطع می شود، در هوا بگیرد.در واقع مشکل عکسبرداری با نور مرئی این است که این طیف نور نمی تواند از موانع جلوی خود عبور کند و جذب کهکشان ها یا ستاره های سر راه می شود و در نتیجه به ما نمی رسد. اما طیف مادون قرمز می تواند از درون این موانع عبور کند و ما می توانیم اجرام آسمانی زیادی را با این روش ببینیم.

از آن جا که نور شماری از این کهکشان ها ۱۳ میلیارد سال طول کشیده تا به چشم ما برسد، احتمالا بسیاری از آن ها دیگر وجود ندارند و در فعل و انفعالات کیهانی از میان رفته اند. برای این که این عکس به دست بیاید، دانشمندان تلسکوپ را روی یک نقطه هدف متمرکز کرده اند (همچون انسانی که به یک نقطه از آسمان زل بزند) و با ۱۲ ساعت نوردهی، تصویر را گرفته اند. تلسکوپ پیشین یعنی هابل برای کاری مشابه به بیش از ۲۰۰ ساعت تمرکز و نوردهی نیاز داشت.گرفتن این تصویر به لطف یک پدیده جالب فیزیکی امکان پذیر شده که برای اولین بار نزدیک به یک قرن پیش آلبرت انیشتین آن را در نظریه نسبیت عام خود پیش بینی کرد. این پدیده «عدسی گرانشی» نام دارد و ستاره شناسان از آن به عنوان یک ذره بین برای دیدن اجرام دور استفاده می کنند.توصیف این پدیده به زبان ساده این است که وقتی نور در مسیر رسیدن اش به چشم ما به یک جرم آسمانی بزرگ نظیر یک خوشه کهکشانی برخورد می کند، به دلیل کشش گرانشی این خوشه از مسیر خود منحرف می شود و به عنوان یک عدسی عمل می کند که می تواند نور کهکشان های دورتر را در پشت سر خود بزرگ کند.در این عکس خوشه کهکشانی «اس ام ای سی اس ۰۷۲۳» که ۴.۶ میلیارد سال عمر دارد نقش همان عدسی یا ذره بین را بازی کرده و دانشمندان به لطف آن موفق شده اند نور کهکشان هایی با طول عمر بیش از ۱۳ میلیارد سال در پشت سر آن را ببینند.

۲- سحابی حلقه جنوبی

سحابی ها توده های عظیمی از غبار و گاز هستند که در انتهای عمر یک ستاره به وجود می آیند. دو سحابی «حلقه جنوبی» و «شاه تخته» که عکس آن ها منتشر شده است، از شناخته شده ترین سحابی های کیهان برای انسان هستند. تصاویری قبلا از آن ها موجود بود ولی اکنون با لنز مادون قرمز جیمز وب که قدرتمندترین تصویرگر طیف نور غیرمرئی ساخته دست بشر است می توانیم آن را با جزئیات بیشتر ببینیم.

برای اولین اکتشافات علمی جیمز وب در زمینه سحابی ها، دانشمندان آینه های تلسکوپ را بر دو سحابی شاه تخته یا کارینا که در فاصله ۸۵۰۰ سال نوری از زمین قرار دارد و سحابی حلقه جنوبی که در فاصله ۲ هزار سال نوری واقع است متمرکز کردند.

بزرگترین مانع برای دیدن دقیق آنان این بود که معمولا مردمک چشم ما، و حتی لنز تلسکوپ های عظیمی مانند تلسکوپ فضایی هابل، نمی توانند به پرده های گازی سحابی ها نفوذ کنند و ببینند که پشت آن ها چیست و چه خبر است. تلسکوپ جیمز وب اما با کمک ابزارهای تصویر برداری مادون قرمزش به راحتی از آن عبور می کند تا نمای داخل سحابی و همچنین ساختار بیرونی آن را با وضوحی فوق العاده به تصویر بکشد.

دقت بالای تلسکوپ در تصویر برداری از سحابی ها منجر به یافتن قطعاتی تازه ای از جهان نامرئی می شود. برای مثال در عکس سمت راستی در بالا اگر به مرکز چشم نگاه کنیم دو ستاره را می بینیم؛ یکی در سمت راست که ستاره ای درخشان در حال مرگ را نشان می دهد و یکی در سمت چپ که قرمز تر و پرنور تر به نظر می رسد. وجود این ستاره دوم پیشتر فقط به صورت تئوری ثابت شده بود و برای اولین بار است که موفق می شویم آن را با چشم ببینیم.

همچنین، در تصویر سمت راست، اگر به سمت چپ بالا نگاه کنید، یک خط آبی کوچک مرموز خواهید دید که به نظر می رسد از سحابی به بیرون پرتاب شده باشد. این رگه آبی نشان دهنده یک کهکشان است.

۳- سحابی شاه تخته

این تصویر نمایی خیره کننده از یک سحابی به نام «ان جی سی ۳۳۲۴» را نشان می دهد که در آن ما با «مهدکودک های ستاره ای» مواجه هستیم. در واقع این سحابی خانه هزاران ستاره است که در ابتدای عمر خود قرار دارند و در حال شکل گرفتن هستند.پیش از این دانشمندان به دلیل گرد و غبار غلیظ دور سحابی نمی توانستند داخل آن را ببینند، اما جیمز وب برای نخستین بار به درون لایه بیرونی سحابی رسوخ کرده و تصاویری از آن ستاره های در حال زایش را در اختیار ما قرار داده است.ستاره شناسان با اطلاعات جدید اکنون می توانند نوع مواد ستاره ساز را روشن کرده و حتی مکانیزم وزش بادهای داغ و توفان های شدید ستاره ای را تشریح کنند. امبر استراون، اخترفیزیکدان در ناسا، درباره این عکس می گوید: «ما حالا نمونه ساختارهایی را می بینیم که صادقانه بگوییم، حتی نمی دانیم آنها چیستند.»تصویر به ظاهر سه بعدی جیمز وب که صخره های کیهانی نامیده می شود، مانند کوه های سنگی در یک عصر مهتابی به نظر می رسد. بلندترین قله های موجود در این تصویر حدود ۷ سال نوری ارتفاع دارند.

۴- پنج قلوی استفان

این عکس نمایی دراماتیک از پنج کهکشان در هم تنیده را به تصویر می کشد که برای اولین بار در قرن نوزدهم کشف شدند. این منطقه از فضا محل وقوع یک موج شوک عظیم است که به دلیل برخورد دو کهکشان با سرعت بسیار زیاد به هم به وجود آمده است.

از میان تصاویر منتشر شده جیمز وب، پنج قلوی استفان دورترین اجرام از زمین هستند و بین ۳۹ تا ۳۴۰ میلیون سال نوری از سیاره ما فاصله دارند. ما تقریباً ۱۵۰ سال است که «رقص گرانشی» آن ها را از زمین مشاهده می کنیم و هابل نیز تصاویر خیره کننده ای از این گروه اجرام آسمانی گرفته است، اما هرگز آن ها را به این شکل ندیده بودیم.

دانشمندان می گویند این صحنه با شکوه چنان پرجزئیات است که به معنای واقعی کلمه می توانیم ستاره های منفرد را در کهکشان ها ببینیم. به خصوص در سمت چپ نمایی پرستاره به تصویر کشیده شده که منظره ای از جهان افسانه ای را در چشم انسان تداعی می کند.شاید باورنکردنی ترین جنبه این عکس مربوط به بالاترین کهکشان است که از دور آرام به نظر می رسد. با این حال یک هسته کهکشانی فعال در آن به چشم می خورد که به طرز مهیبی پر جنب و خروش و ترسناک است؛ یک سیاهچاله بسیار پرجرم با جرمی ۲۴ میلیون برابر خورشید در مرکز آن از سویی اجرام آسمانی دیگر را به داخل خود می کشد و از سویی دیگر انرژی نوری معادل سوختن ۴۰ میلیارد خورشید را بیرون می ریزد.اگر تصویر بزرگنمایی شود تعداد زیادی کهکشان های دیگر نیز در پس زمینه آن به چشم می خورند. این امر در نوع خود یک اتفاق بسیار خوشحال کننده برای دانشمندان به شمار می رود چرا که این داده های طیفی منابعی ارزشمند برای تحقیقات علمی آنان فراهم می کند.ناسا می گوید تنها چیزی حدود یک هفته طول کشیده تا تمام تصاویر بالا گرفته شوند. به گفته بیل نلسون، مدیر ناسا، «از حالا ما هر هفته اکتشافاتی از این دست انجام خواهیم داد.»

فیلم مقایسه تصاویر ارسالی از هابل و جیمز وب

در فیلم زیر می توانید تفاوت کیفیت تصاویر ارسالی از سوی هابل و جیمز وب را ببینید:

بررسی میزان عمق نفوذ تصویر مخابره شده به زمین از سوی جیمز وب

در فیلم زیر تصویر مخابره شده از جیمز وب زوم بک می شود و می توان مشاهده کرد که چقدر عمق تصویر ارسالی از جیمز وب زیاد است و این تصویر کجا را نشان می دهد.

(فیلم) تصاویر شگفت انگیز جیمز وب روی دیوارهای نیویورک