ناسا قصد دارد اولین تصاویر گرفته شده توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) را در 12 جولای 2022 منتشر کند. آنها آغاز دوره بعدی در نجوم را نشان خواهند داد، زیرا وب - بزرگترین تلسکوپ فضایی که تا به حال ساخته شده است - شروع به جمع آوری داده های علمی خواهد کرد که به پاسخگویی به سوالات مربوط به اولین لحظات وجود کیهان کمک می کند و به اخترشناسان امکان می دهد سیارات فراخورشیدی را با جزئیات بیشتر مطالعه کنند. همیشه قبل از. اما نزدیک به هشت ماه سفر، راه‌اندازی، آزمایش و کالیبراسیون طول کشید تا مطمئن شویم این با ارزش‌ترین تلسکوپ آماده برای بهترین زمان است.
قدرتمندترین فضا این تلسکوپ، زمانی که در مدار قرار گیرد، بیشتر از هر فناوری قبلی به فضا - و بنابراین در زمان عقب‌تر - نگاه می‌کند و به اخترشناسان اجازه می‌دهد شرایطی را ببینند که اندکی پس از انفجار بزرگ وجود داشت.
همه چیز برای تلسکوپ ناسا از کجا شروع می شود؟
در کهکشان راه شیری ما، این تلسکوپ جهان‌های خارج از منظومه شمسی - سیارات فراخورشیدی یا سیارات فراخورشیدی - را با مطالعه جو آنها برای یافتن نشانه‌های گویای حیات، مانند مولکول‌های آلی و آب، کاوش می‌کند.
پس از پرتاب موفقیت‌آمیز تلسکوپ جیمز وب در 25 دسامبر 2021، این تیم فرآیند طولانی انتقال آن را به موقعیت نهایی مداری خود، جدا کردن تلسکوپ و پس از سرد شدن همه چیز، کالیبره کردن دوربین‌ها و حسگرهای موجود در آن آغاز کرد. پرتاب به آرامی انجام شد. یکی از اولین چیزهایی که دانشمندان ناسا متوجه شدند این بود که سوخت تلسکوپ بیش از حد انتظار برای تنظیمات آینده در مدارش باقی مانده بود. این به وب اجازه می دهد تا بسیار طولانی تر از هدف 10 ساله اصلی ماموریت عمل کند.
اولین کار در سفر ماه وب به مکان نهایی خود در مدار، استقرار تلسکوپ بود. بدون هیچ مشکلی پیش رفت و با استفاده از آفتابگیر که به خنک شدن تلسکوپ کمک می کند، شروع شد. سپس تراز آینه ها و گنجاندن سنسورها وجود داشت. دوربین‌های Webby در حال خنک شدن بودند، درست همانطور که مهندسان پیش‌بینی کرده بودند، و اولین ابزاری که تیم روشن کرد، دوربین مادون قرمز نزدیک یا NIRCam بود. NIRCam برای مطالعه نور مادون قرمز ضعیف ساطع شده از قدیمی ترین ستاره ها یا کهکشان های جهان طراحی شده است. اما بعدش چی؟
همچنین جالب:
جهان اولیه در محدوده مادون قرمز
از آنجایی که نور زمان محدودی را برای سفر در فضا می طلبد، وقتی ستاره شناسان به اجرام نگاه می کنند، در واقع به گذشته نگاه می کنند. نور خورشید حدود هفت دقیقه طول می کشد تا به زمین برسد، بنابراین وقتی به خورشید نگاه می کنیم، آن را مانند هفت دقیقه پیش می بینیم.
ما اجرام دوردست را مانند قرن ها یا هزاره های پیش می بینیم و دورترین اجرام و کهکشان ها را حتی قبل از شکل گیری زمین مشاهده می کنیم و تا زمانی که آنها را ببینیم، ممکن است تغییرات اساسی یا حتی نابود شوند.
JWST به قدری قدرتمند است که می تواند جهان را همانطور که در حدود 13,6 میلیارد سال پیش وجود داشته است، مشاهده کند، یعنی 200 میلیون سال پس از دوره تورم سریع اولیه که آن را بیگ بنگ می نامیم. این کهن ترین گذشته ای است که بشریت تا به حال به آن نگاه کرده است. چیزی که JWST را به ابزار قدرتمندی برای تصویربرداری از کیهان اولیه تبدیل می کند این است که مشاهدات خود را در ناحیه مادون قرمز طیف الکترومغناطیسی انجام می دهد.
همانطور که نور از این منابع دور به ما می رسد، انبساط شتابان جهان آن نور را گسترش می دهد. این بدان معناست که در حالی که نور این ستارگان و کهکشان های اولیه شبیه به ستارگان و کهکشان های نزدیک است، طول موج آن به ناحیه فروسرخ طیف الکترومغناطیسی "انتقال" می یابد.
دورترین و قدیمی ترین کهکشان ها
یکی از راه هایی که رصدخانه می تواند کهکشان های اولیه را شناسایی کند، رصد شش دورترین و درخشان ترین اختروش است. کوازارها در مرکز هسته‌های فعال کهکشانی (AGN) قرار دارند و توسط سیاه‌چاله‌های پرجرم تغذیه می‌شوند. آنها اغلب درخشان تر از تابش تمام ستارگان در کهکشانی که در آن قرار دارند، ترکیب شده اند.
اختروش‌های انتخاب‌شده توسط تیم JWST از درخشان‌ترین‌ها هستند، به این معنی که سیاه‌چاله‌هایی که آنها را تغذیه می‌کنند، قوی‌ترین هستند و گاز و غبار را با بالاترین سرعت مصرف می‌کنند. آنها مقادیر زیادی انرژی تولید می کنند که گاز اطراف را گرم می کند و آن را به بیرون می راند و جت های قدرتمندی را ایجاد می کند که از طریق کهکشان ها به فضای بین ستاره ای منفجر می شود.
محققان JWST علاوه بر استفاده از اختروش‌ها که تأثیر قابل‌توجهی بر کهکشان‌های اطراف دارند، برای درک تکامل آنها، از اختروش‌ها نیز برای مطالعه دوره‌ای از تاریخ کیهان به نام عصر یونیزه‌سازی استفاده خواهند کرد. این لحظه ای بود که جهان شفاف ترین شد و اجازه داد نور آزادانه حرکت کند. این به این دلیل اتفاق افتاد که گاز خنثی در محیط بین کهکشانی باردار یا یونیزه شد.
JWST این موضوع را با استفاده از اختروش های درخشان به عنوان منابع نور پس زمینه برای مطالعه گاز بین ما و اختروش بررسی خواهد کرد. با مشاهده اینکه چه نوری توسط گاز بین ستاره ای جذب می شود، محققان می توانند تعیین کنند که آیا گاز بین ستاره ای خنثی است یا یونیزه شده است.
100 کهکشان در یک زمان
یکی از ابزارهایی که JWST برای رصد جهان از آن استفاده می‌کند، طیف‌نگار فروسرخ نزدیک (NIRSpec) است. این ابزار از نظر بصری تصاویر خیره کننده ای از کهکشان هایی که مشاهده می کند مانند تصویر با زاویه باز از هزاران کهکشان که توسط تلسکوپ فضایی هابل گرفته شده است (تصویر زیر) تولید نمی کند. در عوض، اطلاعات طیف‌نگاری مهمی در مورد این کهکشان‌ها ارائه می‌کند و به بسیاری از آنها امکان می‌دهد یک‌باره دیده شوند.
طیف این کهکشان ها حاوی اطلاعات زیادی به ویژه در مورد ترکیب شیمیایی است. با مطالعه این ترکیبات، محققان خواهند دید که کهکشان ها با چه سرعتی می توانند ترکیب گاز خود را به ستاره تبدیل کنند و در نتیجه تکامل جهان را بهتر درک کنند.
برای انجام این کار با دقت لازم نیاز به مسدود کردن مقدار زیادی نور است و این معمولاً به معنای مطالعه یک شی در یک زمان است. برخی از اشیایی که JWST قصد مطالعه آنها را دارد به قدری دور هستند که نور آنها به طرز باورنکردنی کم است، به این معنی که برای جمع آوری داده های کافی برای ایجاد یک تصویر طیفی باید صدها ساعت مشاهده شوند.
خوشبختانه، NIRSpec مجهز به یک چهارم میلیون پنجره جداگانه با ریزشترهایی به اندازه موی انسان است که در یک الگوی ویفر چیده شده اند. این بدان معناست که با تنظیم الگوی این پرده ها، JWST قادر خواهد بود تعداد زیادی از اجرام را در یک نمای برای رصد همزمان مشاهده کند و برای هر میدانی از اجرام در آسمان قابل برنامه ریزی است. بر اساس برآوردهای ناسا، این به NIRSpec اجازه می دهد تا به طور همزمان طیف های 100 رصدخانه را جمع آوری کند، کاری که هیچ طیف سنجی دیگری قبلا نمی توانست انجام دهد.
همچنین بخوانید:
سیارات فراخورشیدی به اندازه مشتری
از اواسط دهه 1990 و کشف سیاره‌ای که به دور ستاره‌ای شبیه خورشید می‌چرخد، فهرست سیارات فراخورشیدی ما گسترش یافته و اکنون شامل بیش از 4 جهان تأیید شده است. بیشتر این دنیاها، از جمله سیاره فراخورشیدی 51 پگاسی b، که توسط تیم سوئیسی میشل مایور و دیدیه کالو در سال 1995 کشف شد، مشتری داغ هستند. این سیارات فراخورشیدی به دور ستارگان خود در مجاورت نزدیک می گردند و معمولاً یک چرخش را در چند ساعت کامل می کنند و تشخیص آنها را با استفاده از تکنیک های رصد سیارات فراخورشیدی آسان می کند.
این دنیاها اغلب به صورت جزر و مدی به ستاره خود متصل هستند، به این معنی که یک طرف، سمت روز ابدی، بسیار گرم است. نمونه بارز چنین دنیایی WASP-121b است که اخیراً توسط دوربین طیف‌سنجی روی هابل مشاهده شده است. اندکی بزرگتر از مشتری در منظومه شمسی، آهن و آلومینیوم در سمت روز این سیاره تبخیر می شوند و این بخار توسط بادهای مافوق صوت به سمت شب منتقل می شود. هنگامی که این عناصر سرد می شوند، به صورت باران فلزی رسوب می کنند، با این احتمال که مقداری از آلومینیوم با عناصر دیگر ترکیب شده و به صورت باران های یاقوت کبود مایع و یاقوت کبود رسوب کند.
نزدیکی این سیارات غول پیکر به ستاره مادرشان می تواند باعث شود که نیروهای جزر و مدی شکل توپ راگبی را به آنها بدهد. چه اتفاقی برای سیاره فراخورشیدی WASP-103b افتاد؟ بخشی از نقش JWST از موقعیت خود در یک میلیون کیلومتری زمین، مطالعه محیط و جو این سیارات تهاجمی خواهد بود.
ابر زمین ها
دسته دیگری از سیارات فراخورشیدی که تلسکوپ فضایی برای رصد از آنها استفاده خواهد کرد، به اصطلاح ابر زمین ها هستند. اینها جهان هایی هستند که می توانند 10 برابر جرم بیشتری از زمین داشته باشند، اما از غول های یخی مانند نپتون یا اورانوس سبک تر باشند.
ابر زمین ها لزوماً مانند سیاره ما نباید صخره ای باشند، بلکه می توانند از گاز یا حتی مخلوطی از گاز و سنگ تشکیل شوند. ناسا می گوید که در محدوده 3 تا 10 جرم زمین، ترکیبات سیاره ای بسیار متنوعی می تواند وجود داشته باشد، از جمله جهان های آب، سیارات گلوله برفی، یا سیاراتی که مانند نپتون عمدتا از گاز متراکم تشکیل شده اند.
اولین دو ابرزمینی که تحت رادار JWST ناسا قرار می گیرند، 55 Cancri e پوشیده از گدازه، که به نظر می رسد سیاره ای سنگی در فاصله 41 سال نوری از ما باشد، و LHS 3844b، که دو برابر زمین است و به نظر می رسد. دارای سطح سنگی، شبیه به ماه، اما فاقد جو قابل توجه است.
هر دوی این دنیاها همانطور که می‌دانیم برای زندگی بسیار نامناسب به نظر می‌رسند، اما دیگر سیارات فراخورشیدی در مکان‌های مختلف کهکشان راه شیری که توسط JWST مورد مطالعه قرار خواهند گرفت، ممکن است امیدوارکننده‌تر باشند.
همچنین جالب:
- 10 عجیب ترین چیزهایی که در مورد سیاهچاله ها در سال 2021 آموختیم
- مریخ شکل گیری زمین: آیا سیاره سرخ می تواند به یک زمین جدید تبدیل شود؟
سیستم TRAPPIST-1
در طول اولین چرخه عملیاتی، این تلسکوپ از نزدیک سیستم TRAPPIST-1 را که در فاصله 41 سال نوری از زمین قرار دارد، مطالعه خواهد کرد. چیزی که این منظومه سیاره‌ای را که در سال 2017 کشف شد، غیرمعمول می‌کند، این واقعیت است که هفت جهان صخره‌ای آن در منطقه فعالیت ستاره‌شان وجود دارند و آن را به بزرگترین جهان زمینی بالقوه قابل سکونت تبدیل می‌کند که تاکنون کشف شده است.
اخترشناسان منطقه قابل سکونت اطراف یک ستاره را به عنوان منطقه ای که دما اجازه می دهد آب مایع وجود داشته باشد تعریف می کنند. از آنجایی که این منطقه نه خیلی گرم است و نه خیلی سرد برای وجود آب مایع، اغلب به آن منطقه گلدیلاک می گویند.
با این حال، قرار گرفتن در این منطقه به معنای قابل سکونت بودن این سیاره نیست. زهره و مریخ هر دو در منطقه اطراف خورشید قرار دارند و هیچ یک از سیاره ها به دلیل شرایط دیگر نمی توانند به راحتی از حیات آنطور که ما می دانیم پشتیبانی کنند. انجمن سیاره‌ای پیشنهاد می‌کند که عوامل دیگری مانند قدرت باد خورشیدی، چگالی سیاره، غلبه قمرهای بزرگ، جهت مدار سیاره، و چرخش سیاره (یا فقدان ظاهری آن) ممکن است عوامل کلیدی باشند. برای سکونت
مولکول های آلی و تولد سیاره ای
یکی از مزایای بررسی مادون قرمز جهان توسط JWST ناسا، توانایی نگاه کردن به ابرهای متراکم و عظیم از گاز و غبار بین ستاره ای است. اگرچه این ممکن است خیلی هیجان انگیز به نظر نرسد، اما وقتی در نظر بگیرید که این مکان ها مکان هایی هستند که ستارگان و سیارات در آن متولد می شوند و به آنها مهد کودک های ستاره ای می گویند، چشم انداز بسیار جذاب تر می شود.
این مناطق از فضا را نمی توان در طیف نور مرئی مشاهده کرد زیرا محتوای غبار آنها را مات می کند. با این حال، این گرد و غبار اجازه انتشار تابش الکترومغناطیسی در محدوده طول موج مادون قرمز را می دهد. این بدان معناست که JWST قادر خواهد بود مناطق متراکم این ابرهای گازی و غباری را هنگام فروپاشی و تشکیل ستارگان مطالعه کند.
علاوه بر این، این تلسکوپ فضایی همچنین قادر به مطالعه قرص های غبار و گازی است که ستاره های جوان را احاطه کرده و سیارات را به دنیا می آورد. نه تنها می‌تواند نحوه شکل‌گیری سیاراتی مانند سیارات منظومه شمسی، از جمله زمین، را نشان دهد، بلکه می‌تواند نشان دهد که چگونه مولکول‌های آلی حیاتی برای حیات در این دیسک‌های پیش سیاره‌ای توزیع شده‌اند.
و یک مهدکودک ستارگان وجود دارد که توسط محققانی که وقت دارند به طور خاص JWST را مشاهده کنند، روی آن کار خواهند کرد.
همچنین بخوانید:
ارکان خلقت
ستون های آفرینش یکی از درخشان ترین و زیباترین مناظر کیهانی است که تاکنون توسط بشر به تصویر کشیده شده است. تلسکوپ فضایی هابل که تصاویر زیبایی از ستون های آفرینش (تصویر زیر) را ثبت کرد، توانست به عمق این برج های گاز و غبار بلند یک سال نوری نگاه کند.
ستونهای مات - ستونهای آفرینش - که در سحابی عقاب و 6500 سال نوری از زمین در صورت فلکی مار فاصله دارند، مکان‌هایی هستند که ستارگان شدید تشکیل می‌دهند. هابل برای جمع آوری جزئیات فرآیند تولد ستاره ها در داخل ستون ها، آنها را در نور نوری و مادون قرمز مشاهده کرد.
نور مادون قرمز برای مشاهده فرآیندهایی که در ستون های آفرینش اتفاق می افتد ضروری است زیرا مانند سایر آخورها، نور مرئی نمی تواند به غبار متراکم این سحابی انتشاری نفوذ کند.
هابل برای نور مرئی بهینه شده است، اما همچنان توانسته است تصاویر مادون قرمز خیره کننده ای از ستون ها بگیرد و برخی از ستارگان جوانی را که درون آنها زندگی می کنند را نشان دهد. این چیزی است که تیم JWST را هیجان زده کرد - تلسکوپ فضایی مادون قرمز قدرتمند آنها این منطقه شگفت انگیز از فضا را آشکار می کند.
مشتری، حلقه ها و قمرهای آن
یکی از اهداف تلسکوپ فضایی در منظومه شمسی، بزرگترین سیاره، غول گازی مشتری خواهد بود. به گفته ناسا، تیمی متشکل از بیش از 40 محقق برنامه رصدی ایجاد کرده اند که مشتری، سیستم حلقه ای و دو قمر آن: گانیمد و آیو را مورد مطالعه قرار می دهد. این یکی از اولین بررسی‌های تلسکوپی در منظومه شمسی خواهد بود که نیاز به کالیبره شدن آن در برابر روشنایی غول گازی دارد و در عین حال می‌تواند سیستم حلقه‌ای بسیار کمتر آن را مشاهده کند.
تیم JWST که مشتری را رصد می کند باید 10 ساعت روز سیاره را نیز در نظر بگیرد. برای مطالعه یک منطقه خاص از سیاره پنجم که به سرعت دور از خورشید می چرخد، مانند لکه قرمز بزرگ - بزرگترین طوفان در منظومه شمسی، به اندازه کافی عمیق و گسترده که کل زمین را در بر بگیرد، باید تصاویر جداگانه را به هم بچسبانید. .
ستاره شناسان تلاش خواهند کرد تا دلیل نوسانات دمای جو در بالای لکه قرمز بزرگ، ویژگی های حلقه های کم نور خارق العاده مشتری و وجود اقیانوس مایع از آب شور در زیر سطح قمر مشتری گانیمد را بهتر درک کنند.
سیارک ها و اجرام نزدیک به زمین
یکی از نقش های مهم دیگری که JWST در منظومه شمسی ایفا خواهد کرد، مطالعه سیارک ها و دیگر اجرام کوچکتر منظومه در محدوده مادون قرمز است. این مطالعه شامل مواردی است که ناسا به عنوان اجرام نزدیک به زمین (NEO) طبقه‌بندی می‌کند، که دنباله‌دارها و سیارک‌هایی هستند که توسط کشش گرانشی سیارات مجاور به مدارهایی هدایت شده‌اند که به آنها اجازه ورود به همسایگی زمین را می‌دهد.
JWST مشاهداتی از سیارک ها و NEO ها در محدوده مادون قرمز انجام خواهد داد، که از جو زمین با استفاده از تلسکوپ های زمینی یا تلسکوپ های فضایی کمتر قدرتمند امکان پذیر نیست. هدف از این ارزیابی های سیارکی، مطالعه جذب و گسیل نور از سطح این اجسام است که باید به درک بهتر ترکیب آنها کمک کند. JWST همچنین به اخترشناسان اجازه می دهد تا شکل سیارک ها، محتوای غبار آنها و نحوه انتشار گاز را بهتر طبقه بندی کنند.
مطالعه سیارک ها برای دانشمندانی که به دنبال درک تولد منظومه شمسی و سیارات آن در 4,5 میلیارد سال پیش هستند، حیاتی است. این به این دلیل است که آنها از مواد «فاسد نشده» تشکیل شده‌اند که در زمان شکل‌گیری سیارات وجود داشته‌اند که از گرانش اجسام کوچکتر تشکیل‌دهنده سیاره فرار کرده‌اند.
همراه با مطالعه تولد سیارات، ستارگان، و لحظات اولیه خود کهکشان ها، این ماموریت یک بار دیگر نشان می دهد که چگونه JWST برخی از اساسی ترین اسرار علم را حل خواهد کرد.
بعدش چی؟
از 15 ژوئن 2022، تمام ابزارهای ناسا وب روشن شده و اولین تصاویر گرفته شده است. علاوه بر این، چهار حالت تصویربرداری، سه حالت سری زمانی و سه حالت طیف‌سنجی آزمایش و تایید شده‌اند که تنها سه حالت باقی مانده است. همانطور که قبلاً ذکر شد، در 12 جولای، ناسا قصد دارد مجموعه ای از مشاهدات تیزر را منتشر کند که توانایی های وب را نشان می دهد. آنها زیبایی تصاویر فضا را نشان می دهند و همچنین به ستاره شناسان ایده ای از کیفیت داده هایی که دریافت خواهند کرد، می دهند.
پس از 12 ژوئیه، تلسکوپ فضایی جیمز وب به طور کامل بر روی مأموریت علمی خود کار خواهد کرد. برنامه دقیق سال آینده هنوز منتشر نشده است، اما ستاره شناسان در سراسر جهان مشتاقانه منتظر اولین داده های قدرتمندترین تلسکوپ فضایی ساخته شده هستند.
شما می توانید به اوکراین در مبارزه با مهاجمان روسی کمک کنید. بهترین راه برای انجام این کار، کمک مالی به نیروهای مسلح اوکراین است Savelife یا از طریق صفحه رسمی NBU.
در صفحات ما مشترک شوید Twitter و Facebook.
همچنین بخوانید: