تلسکوپ فضایی جیمز وب، دریچه ای رو به جهان فروسرخ

اینک تمامی بخش‌های تلسکوپ فضایی جیمز وب طبق برنامه‌ریزی از هم باز شده و به تدریج طی چند ماه آینده، باید در انتظار ارسال نخستین داده‌های رصدی جیمز وب باشیم.

درباره مشخصات فنی و اطلاعات مربوط به تجهیزات تعبیه شده روی جیمز وب بسیار گفته‌اند و نوشته‌اند اما آنچه که کمتر به آن توجه شده شاید این پرسش باشد که تلسکوپ فضایی جیمز وب اساسا قرار است چه چیزی را رصد کند و چگونه قرار است این کار را انجام دهد. پیش از پاسخ به این پرسش لازم است یادآوری کنیم که جیمز وب، تلسکوپی عمدتا مبتنی بر آشکارسازی امواج فروسرخ است.

 در واقع تلسکوپ‌های مختلف، هر کدام بخشی از جهان هستی را برای ما آشکار می‌کنند که با تلسکوپ‌های دیگر قابل مشاهده نیست. ما با پرتوهای ایکس، گاما، فرابنفش و یا امواج رادیویی، چیزهایی را می‌بینیم که با نور مرئی و به عبارتی با تلسکوپ‌های اپتیکی قابل مشاهده نیستند.

داده های حاصل از هر کدام از این تلسکوپ‌ها از جهات مختلفی برای کیهان‌شناسان و ستاره‌شناسان ارزشمند است. برای مثال تلسکوپ فضایی هابل، نور مرئی، فرابنفش و بخشی از امواج فروسرخ را رصد می‌کرد، اما تلسکوپ فضایی جیمز وب، بخش‌هایی از کیهان را می‌بیند که طیف به مراتب بزرگتری از ناحیه فروسرخ یا همان مادون قرمز را در بر می‌گیرد.

 حال پرسشی که پیش می آید این است که امواج فروسرخ، چه اطلاعاتی درباره کیهان به ما می‌دهند و نگاه کردن با عینک امواج فروسرخ به کیهان چه سودی دارد؟

ارتش فروسرخ، میراث گرانبهای گری نویگباوئر

دهه‌هاست که دانشمندان به اهمیت آشکارسازی امواج فروسرخ در اعماق کیهان پی برده‌اند اما احتمالا کمتر کسی درباره گری نویگباوئر Gerry Neugebauer، دانشمند آمریکایی متولد گوتینگن آلمان چیزی شنیده است.

 نویگباوئر که حدود ۸ سال پیش در گذشت، یکی از پیشگامان نجوم فروسرخ بود که از دهه شصت میلادی به این سو، سهم بزرگی در رصد این بخش از جهان هستی ایفا کرد. پروژه هایی از جمله Two-Micron Sky Survey (TMSS), انقلابی در نجوم فروسرخ به وجود آوردند و حجم دانسته‌های ما از کیهان را به شکلی انفجاری افزایش دادند. از نقطه نظر تاریخی، مبنای فکری ساخت و پرتاب تلسکوپ فضایی جیمز وب، در تحولات نجوم فروسرخ طی دهه های شصت و هفتاد و هشتاد میلادی ریشه دارد و به بیان دیگر، در تحقیقات تیمی از پژوهشگران که در آن زمان، ارتش فروسرخ (InfraRed Army) نامیده می‌شدند.

مشاهده طیف فروسرخ چه اهمیتی دارد؟

واقعیت این است که برخی اجرام در کیهان، اصطلاحا سردند و نور مرئی یا انرژی زیادی از خود ساطع نمی‌کنند. امواج نور مرئی در بسیاری از موارد بر سر راه خود با موانعی چون سحابی‌های متراکم و ابرها و غبارهای عظیم مواجه می‌شوند و از این رو برای ما قابل مشاهده نیستند. یکی از کارهایی که تلسکوپ‌های آشکارساز فروسرخ مانند جیمز وب انجام می‌دهند در واقع این است که به ما این امکان را می‌دهند که به درون ابرهای متراکم نگاه کنیم و ببینیم پشت این توده‌های متراکم سحابی و غبار، چه می گذرد. مساله بر سر این است که کوتوله‌های قهوه ای یا مراحل تشکیل پیش ستاره ها در اعماق یک سحابی به سختی قابل مشاهده‌اند. از این رو، جیمز وب، بخش‌های پنهانی از کیهان را برای ما قابل مشاهده می‌کند که اصولا قابل مشاهده نیستند.

تلسکوپ جمیز وب

کار دیگر تلسکوپ فروسرخ نظیر تلسکوپ فضایی جیمزوب، مشاهده دوران نوزادی کیهان است و به عبارتی شاید این طور توان گفت که در مقایسه با تلسکوپ فضایی هابل، یک گام عقب تر می‌رود و سرنخ‌هایی درباره جهانی به مراتب جوان‌تر، جهانی که در آن نخستین ستاره‌ها و کهکشان‌ها شکل گرفتند، در اختیار دانشمندان می‌گذارد. دلیل آن هم این است که جهان ما در حال انبساط است و از این رو، نور مرئی یا حتی پرتوهای فرابنفش ستارگان دوردست، در اثر پدیده‌ای که اصطلاحا انتقال سرخ redshift نام دارد به سمت طول موج‌های بلندتر فروسرخ جابجا می‌شوند.

 به همین جهت، آشکارسازی این بخش از امواج الکترومغناطیسی، یعنی طیف فروسرخ می‌تواند اطلاعات بسیاری درباره ماهیت ماده تاریک، انرژی تاریک، سیاهچاله‌ها و روند تکامل کهکشان‌ها در اختیارمان بگذارد.

 تجهیزات نصب شده بر روی جیمز وب، بخش‌هایی از طیف فروسرخ که فروسرخ نزدیک و فروسرخ میانه نام دارند را دریافت می‌کند که به کمک آنها می‌توان چیزهایی را مشاهده کرد که هابل قادر به رصد آنها نبود. اگرچه تلسکوپ فضایی هابل نیز بخش‌هایی از طیف فروسرخ را رصد می‌کرد اما در مقام مقایسه، هابل می‌توانست اجرامی که تنها حدود ۴۰۰ میلیون سال پس از بیگ بنگ ایجاد شده بودند را ببیند ولی جیمز وب می‌تواند از این نیز عقب تر برود و با استفاده از تجهیزات آشکارسازی فروسرخ، کیهانی را مشاهده کند که تنها حدود ۱۰۰ میلیون سال از عمر آن گذشته است. هنوز هیچکس نمی داند که کیهان دقیقا چگونه از حالتی ساده که فقط از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده بود به شکل پیچیده امروزی در آمده است.

 شاید پرسیده شود که اگر جیمز وب، یک گام از هابل عقب‌تر رفته و می‌تواند از اسرار کیهان ۱۰۰ میلیون ساله پرده بردارد این کار تا کجا ممکن است ادامه پیدا کند و آیا برای مثال می‌توان در آینده تلسکوپی ساخت که به کمک آن نه فقط کودکی و یا نوزادی جهان هستی، بلکه لحظه تولد جهان را مشاهده کرد؟ پاسخ به این پرسش متاسفانه منفی است. چرا که بین ما و بیگ بنگ، دیواری از پلاسما وجود دارد که اجازه نمی‌دهد از مر۳۸۰ هزار سال، عقب‌تر برویم و نور جهان ابتدایی و تازه متولد شده که فقط چند هزار سال عمر دارد یا حتی لحظه پیدایش جهان را مشاهده کنیم.

• زیباترین چشم‌انداز‌های کیهانی

  کهکشان آندرومدا در همین نزدیکی

  این کهکشان بیش از دو میلیون سال نوری با کهکشان ما (راه شیری) فاصله دارد. با دیدن گوشه‌های غیر واضح تصویر، گویی اجرام این کهکشان در فاصله‌ای نزدیک از ما هستند؛ اجرامی که به اندازه ذرات غبار هستند. نیکلا لفودو با این تصویر برنده اول مسابقه عکاسی رصدخانه سلطنتی گرینویچ شد. به او ۱۰ هزار پوند جایزه نقدی هم اهدا می‌شود.

• زیباترین چشم‌انداز‌های کیهانی

  شفق قطبی بر فراز لاپلند (فنلاند)

  این تصویر را تام آرچر در دمای منفی ۳۵ درجه در لاپلند در شمال فنلاند ثبت کرده است. او در جریان یک تور اکتشافی این درخت تنها را دید. آسمان در ابتدا ابری بود. اما وقتی ابرها اندک‌اندک کنار رفتند، این منظره جادویی با شفق قطبی در برابر چشمان عکاس نمایان شد.

• زیباترین چشم‌انداز‌های کیهانی

  دوزخ کیهانی

  این تصویر یک سحابی سیاره‌نما است. رنگ‌ها در این عکس چنان تغییر داده شده که کیهان در آن به یک گلوله غول‌پیکر آتشین تبدیل شده است. هدف پیتر وارد، عکاس، از این ویرایش، یادآوری آتش‌سوزی‌های سال ۲۰۱۹ و ۲۰۲۰ در استرالیا بود؛ آتش‌سوزی‌هایی که زندگی در بیش از ۱۲ میلیون هکتار زمین را نابود کردند.

• زیباترین چشم‌انداز‌های کیهانی

  دلفینی در فضا

  آنچه کانر مترن ثبت کرده، به سر دلفین می‌ماند.این تصویر اما در واقع حبابی غول‌پیکر از گاز را نشان می‌دهد که از ستاره نورانی آبی‌رنگ (نقطه نورانی در میانه ابر) به اطراف متصاعد شده است. عکاس برای ثبت این تصویر شاتر دوربین خود را ۳۳ ساعت باز نگهداشت.

• زیباترین چشم‌انداز‌های کیهانی

  غوغای رنگ‌ها بر فراز فنلاند

  شفق‌های قطبی فنلاند مشهورند. سوژه این عکس پدیده شناخته‌شده‌ای است مشهور به "بانوی سبز". برخی در آن اندام زنی را می‌بینند با تن‌پوشی جادویی که به رنگ‌های سبز و آبی و صورتی می‌درخشد.

• زیباترین چشم‌انداز‌های کیهانی

  ابعاد بیکران گیتی

  اوکاش سویکا دو غول کهکشان ما را در این تصویر قاب کرده است. ماه و مشتری در ۳۱ اکتبر ۲۰۱۹ روی محوری قرار گرفتند که امکان عکاسی از این صحنه فراهم شد. نهایت دقت فنی و البته اندکی خوش‌اقبالی پیش‌شرط‌های ثبت این عکس بودند.

• زیباترین چشم‌انداز‌های کیهانی

  نمایی نزدیک از سطح خورشید

  سطح خورشید دستمایه عکاسی الکساندرا هارت بوده است. قطر سطوح ریز نورانی روی عکس در واقعیت ۱۰۰۰ کیلومتر است. این سطوح مدام در حرکتند. شاتر دوربین عکاس برای ثبت این تصویر تنها هشت میلی‌ثانیه باز ماند.

• زیباترین چشم‌انداز‌های کیهانی

  نقاشی بر فراز قطب شمال

  توماس کاست سال‌ها در انتظار شکار تصویر ابرهای رنگین‌تاب (ابر استراتوسفری قطبی) بود. او سرانجام در لاپلند در شمال فنلاند موفق شد از این پدیده عکاسی کند. او دوربین خود را به دست گرفت و روی رودخانه‌ای یخ‌زده شروع به عکاسی از آسمان کرد. شکل و رنگ ابرها دائم تغییر می‌کردند، گویی به تماشای نقاشی‌ای نشسته باشی که دائم رنگ بومش تغییر می‌کند.

• زیباترین چشم‌انداز‌های کیهانی

  سقف پرستاره بیابان

  این تصویر خیره‌کننده از کهکشان راه شیری در بیابان‌های بیکران "وادی رم" در اردن ثبت شده است. اشتفان لیبرمن حین یک سفر، سه روز در این منطقه سکونت کرد.

• زیباترین چشم‌انداز‌های کیهانی

  فناوری لیزر در کیهان

  این تصویر با وجود این‌که به نظر می‌رسد صحنه‌ای از یک فیلم علمی-تخیلی باشد، اما ارتباطی به جنگ ستارگان ندارد. این‌ها چهار نوار لیزری به سوی یک توده ستاره‌ای در ابرهای ماژلانی هستند. با استفاده از این تابش لیزری "ستارگان" مصنوعی ایجاد می‌شوند. از این ستاره‌ها برای پایش تلاطم‌های جو زمین و تصحیح آنها استفاده می‌شوند.