تلسکوپ "جیمزوب" در سال اول به کاوش چه چیزی خواهد پرداخت؟

به گزارش بیزینس اینسایدر، از سال آینده میلادی اخترشناسان خواهند توانست به جو سیاراتی که در اطراف ستارگان دور می‎چرخند نگاه کنند و پیامدهای شدیدترین برخوردهای اجرام کیهانی را تجزیه و تحلیل کنند و بیش از هر زمان دیگری به گذشته جهان پی ببرند و دلیل این امر نیز این است که تلسکوپ فضایی جیمز وب(JWST) اکنون آماده پرتاب است و منتظر است تا سوار بر موشک خود در گویان فرانسه راهی فضا شود. این تلسکوپ سوار بر موشک "آریان ۵" از پایگاه فضایی گویان فرانسه به مدار خواهد رفت.

آخرین رصدخانه فضایی ناسا تلسکوپ فضایی هابل است که در سال ۱۹۹۰ پرتاب شد. این رصدخانه نیز ماموریت بررسی و ثبت تاریخ ۱۳.۸ میلیارد ساله کیهان را برعهده داشت. هابل همچنان در حال رصد کیهان است و ناسا امیدوار است تا چند سال دیگر، احتمالا تا دهه ۲۰۳۰ نیز بتواند از آن استفاده کند. تلسکوپ فضایی هابل پروژه‌ی مشترک ناسا و آژانس‌ فضایی اروپا و کانادا است و بیش از سه دهه به رصد فضا پرداخته است. این تلسکوپ بیش از ۱.۵ میلیون رصد انجام داده و بیش از ۱۸ هزار مقاله علمی براساس داده‌های آن منتشر شده است. هابل با سرعت ۲۷ هزار و ۳۰۰ کیلومتر بر ساعت مدار زمین را دور می‌زند و در فاصله‌ی ۵۴۷ کیلومتری زمین قرار دارد. این تلسکوپ در ماه آوریل سال ۱۹۹۰ از پایگاه فضایی کندی در فلوریدا به فضا ارسال شد. گرچه هابل نیز توانسته به خوبی به رصد فضا بپردازد اما وب برای رصد دقیق آنچه در اعماق هستی در حال رخ دادن است، طراحی شده است.

ناسا با همکاری آژانس فضایی اروپا و آژانس فضایی کانادا، دهه‌هاست در حال کار بر روی این تلسکوپ است و بیش از ۱۰ میلیارد دلار برای ساخت وب هزینه کرده است. گفتنی است طراحی جیمزوب در ابتدا در دهه ۱۹۹۰ مطرح شده بود و  هزینه‌ای ۵۰۰ میلیون دلاری نیز برای ساخت آن در نظر گرفته شده بود اما طراحی مجدد و تاخیرهای پی در پی، هم هزینه ساخت آن را افزایش داد و هم تاریخ پرتاب آن را به تعویق انداخت.

چند ابزار علمی بسیار پیشرفته برای تلسکوپ فضایی جیمز وب در نظر گرفته شده است. برای مثال ابزار مادون قرمز متوسط برای تهیه تصاویر شبیه هابل از کهکشان‌ها، دنباله دارها و اجرام آسمانی سنگین توسط کنسرسیوم اروپا آماده شده و در سال ۲۰۱۲ به ناسا تحویل داده شد. دوربین فیلتردار مجهز به حسگرهای دقیق FGS-TFI برای تصاویر با وضوح تصویری بالا از سایر اجرام آسمانی نیز توسط آژانس فضایی کانادا ساخته و سه سال پیش در اختیار ناسا قرار گرفته است. تلسکوپ "جیمزوب" به افتخار "جیمز ای. وب" که از سال ۱۹۶۱ تا ۱۹۶۸ به عنوان مدیرناسا مشغول به کار بوده و نقش مهمی در برنامه فضایی آپولو داشته، نامگذاری شده است.

پس از پرتاب، اگر همه چیز طبق برنامه پیش رود، جیمز وب شش ماه را صرف باز کردن و تنظیم خود خواهد کرد و سپس در مداری در فاصله یک میلیون مایلی زمین قرار خواهد گرفت. آنگاه می‌تواند عملیات بازنویسی تاریخ کیهانی را آغاز کند.

هدف اصلی این تلسکوپ بررسی چگونگی شکل‌گیری و تکامل کهکشان‌ها پس از بیگ بنگ است و قصد دارد با نگاهی به اعماق کیهان تصاویری از اولین کهکشان‌هایی که تاکنون شکل گرفته‌اند، ثبت کند. دوربین‌های فروسرخ این تلسکوپ به قدری قدرتمند و دقیق هستند که می‌توانند حضور یک خرزنبور را از فاصله ۲۴۰ هزار مایلی(فاصله بین زمین و ماه) تشخیص دهند. وب همچنین به اخترشناسان کمک خواهد کرد تا اسرار جهان را درک کنند.

"کلاوس پونتوپیدان"(Klaus Pontoppidan) دانشمند ماموریت جیمز وب از موسسه علمی تلسکوپ فضایی اخیرا طی یک نشست خبری گفت: وب قدرتی شگرف برای آشکار کردن موارد غیرمنتظره جهان به ما دارد.

ناسا انتظار دارد که این تلسکوپ حداقل برای یک دهه اسرار کیهان را بررسی کند. پونتوپیدان گفت که این تلسکوپ در اولین سال حضورش در فضا قرار است کارهای مهمی از بررسی مریخ تا بررسی کهکشان‌های باستانی را انجام دهد. در ادامه به توضیح چند ماموریت مهم که این تلسکوپ پیشرفته انجام خواهد داد، پرداخته‌ایم.

همانطور که یک تلسکوپ به دوردست نگاه می‌کند، به گذشته نیز نگاه می‌کند. دلیل این امر نیز زمان بر بودن فرایند حرکت نور است. برای مثال وقتی به خورشید نگاه می‌کنید، نوری را می‌بینید که این ستاره هشت دقیقه پیش ساطع کرده است. وقتی هابل به کهکشان‌های دوردست نگاه می‌کند، نور میلیاردها سال پیش یعنی ۴۰۰ میلیون سال پس از بیگ بنگ را می‌بیند.

"امبر استراون"(Amber Straughn) دانشمند تیم جیمزوب ناسا نیز گفت: ما یک داستان ۱۳.۸ میلیارد ساله داریم اما موضوع چند پاراگراف کلیدی را در همان فصل اول داستان از دست داده‌ایم. جیمزوب برای کمک به ما در یافتن اولین کهکشان‌ها طراحی شده است.

انتظار می‌رود وب کهکشان‌هایی را که زمانی که کیهان تنها ۱۰۰ میلیون سال قدمت داشته است، شناسایی کند.

جیمزوب ۱۰۰ برابر قدرتمندتر از هابل است. همچنین وب از نور فروسرخ استفاده می‌کند و دارای طول موج‌هایی است که می‌تواند از میان ابرهای غباری را که ممکن است از دید هابل که به نور مرئی متکی جا مانده باشد نیز گذر کند.

وب باید عمیق‌تر از پیش کیهان را رصد کند و کهکشان‌هایی را که پس از بیگ بنگ شکل گرفتند، شناسایی کند. شناسایی این کهکشان‌ها به دلیل دور دست بودن و نور کم برای هابل چندان امکان پذیر نیست.

در شش سال گذشته، آشکارسازهای امواج گرانشی روی زمین امواجی را در فضا-زمان که توسط خشن‌ترین رویدادهای کیهان ایجاد شده است، شناسایی کرده‌اند که می‌توان به سیاه‌چاله‌ها و برخورد ستاره‌های نوترونی به یکدیگر اشاره کرد.

دانشمندان فکر می‌کنند که این برخوردها بیشتر عناصر سنگین جهان مانند نقره، طلا و پلاتین را به وجود آورده‌اند. وب تلاش خواهد کرد تا این برخوردها را با تمرکز بر برخوردهای ستاره‌های نوترونی دور، هسته‌های متراکم ستارگانی که فرو ریخته‌اند و لایه‌های بیرونی خود را به بیرون پرتاب کرده و مرده‌اند، تایید کند.

وب قادر خواهد بود تمام طیف نور فروسرخ ناشی از این برخوردها را تجزیه و تحلیل کند. این موضوع به اخترشناسان اجازه خواهد داد تا عناصری مانند طلا یا پلاتین موجود در بقایای حاصل از انفجارهای فضایی را بر اساس طول موج‌های نورشان شناسایی کنند. این روش که طیف‌سنجی نامیده می‌شود، به اخترشناسان کمک خواهد کرد تا در مورد سایر اجرام مورد مطالعه جیمزوب نیز مطلع شوند.

طیف‌سنجی یا بیناب‌نمایی(Spectroscopy) به عنوان مطالعه برهمکنش بین نور و ماده نیز تعریف می‌شود. از لحاظ تاریخی طیف‌سنجی به شاخه‌ای از علم برمی‌گردد که نور مرئی برای مطالعات نظری در ساختار ماده و آنالیزهای کیفی و کمی استفاده می‌شد.

"آنتونلا نوتا"(Antonella Nota) دانشمند ماموریت جیمزوب که رهبری اداره علمی تلسکوپ فضایی آژانس فضایی اروپا را نیز برعهده دارد، گفت: طیف‌ها بخش عمده‌ و مهمی در علم فضایی هستند.

وقتی که جیمزوب مشغول مطالعه عظیم‌ترین اجرام و کهکشان‌های باستانی جهان نباشد، به دنبال محیط‌های کمتر نامساعد و جهان‌هایی که شاید شرایط آنها به گونه‌ای است که می‌توانند برای ایجاد حیات مناسب باشد، خواهد بود.

هنگامی که ناسا طراحی وب را آغاز کرد، سیارات فراخورشیدی کمتر مورد مطالعه قرار می‌گرفتند. دو دهه بعد، ستاره شناسان ده‌ها سیاره فراخورشیدی را شناسایی کردند که می‌توانند به اندازه کافی برای حیات بیگانه مناسب باشند. آنها نه خیلی سرد هستند، نه خیلی گرم و فقط برای داشتن آب مناسب هستند که آن هم فقط در صورتی که فضای مهمان نوازی داشته باشند، امکان پذیر است.

وب سیارات فراخورشیدی بالقوه قابل سکونت که از مقابل ستارگان خود عبور می‌کنند را رصد خواهد کرد و طیف نور ستارگانی که از اتمسفر سیارات می‌تابند را مورد تجزیه و تحلیل قرار خواهد داد. این طیف‌سنجی به دانشمندان نشان خواهد داد که آیا هوای جهان‌های دیگر حاوی ترکیباتی مانند دی اکسید کربن، متان یا آب هستند که بتواند توسط آن از حیات پشتیبانی کنند یا خیر.

استراون گفت: این تلسکوپ قطعا گام بزرگ بعدی ما در جستجوی سیارات قابل سکونت است. اینها لزوما سیاراتی شبه زمین نیستند. ستارگانی مانند خورشید آنقدر بزرگ و درخشان هستند که وب قادر به دیدن سیارات کوچک شبه زمینی که به دور آنها می‌چرخند، نیست. این کار تلسکوپ فضایی بزرگ بعدی است. در عوض وب به رصد سیارات سنگی که به دور ستارگانی که بسیار کوچک‌تر و کم نورتر هستند خواهد پرداخت.

سیاره زمین‌سان یا سیاره سنگی یا سیاره زمینی سیاره‌ای است که بیش‌تر از سنگ‌های سیلیکاتی یا فلزها ساخته شده‌ است. این سیاره‌ها ساختار صخره‌ای مانند زمین دارند. سیاره‌های زمین‌سان دارای سطحی جامد هستند که در برابر غول‌های گازی قرار دارند که بخش بیش‌تر آن‌ها از هیدروژن، هلیوم و آب ساخته شده‌است که در حالت‌های فیزیکی گوناگونی قرار دارند.

برخی از اولین اهداف آن سیاراتی خواهند بود که به دور یک ستاره کوچک به نام TRAPPIST-۱ که در فاصله ۳۹ سال نوری از ما قرار دارند، است.

این ستاره هفت سیاره سنگی دارد که سه مورد آنها در "منطقه گلدی لاکس"(Goldilocks zone) آن قرار دارند و این به آن معناست که آنها در فاصله مناسبی هستند که این موضوع اجازه می‌دهد تا دمایی داشته باشند که به آب مایع اجازه دهد روی سطوح آنها وجود داشته باشد.

وب همچنین قرار است به کاوش سیارات غیرقابل سکونت و نامساعد نیز بپردازد. حداقل یکی از سیارات فهرستش آنقدر به ستاره‌اش نزدیک است که سطح آن مذاب است و حتی ممکن است در آنجا باران گدازه نیز رخ دهد. وب باید بتواند آن باران گدازه را تشخیص دهد.

این تلسکوپ همچنین تمام اجرام منظومه شمسی از مریخ گرفته تا اجرام یخی فراتر از پلوتو را نیز بررسی خواهد کرد و در مسیر بررسی این سیارات، ستاره‌ها و کهکشان‌ها، جیمز وب مطمئنا شگفتی‌های بزرگی را کشف خواهد کرد.