رمزگشایی از شاهکارهای تلسکوپ جیمز وب؛ هر عکس چه چیز جدیدی از جهان به ما می‌گوید؟

پس از مدت‌ها انتظار دانشمندان، تلسکوپ جیمز وب سرانجام این هفته تصاویری از پهنه کیهان را به زمین ارسال کرد.

زیبایی بصری این عکس‌ها شگفتی و تحسین عمومی را برانگیخته است، با این حال بسیاری نمی‌دانند که چرا ستاره‌شناسان از این تصاویر حیرت‌زده شده‌اند و اهمیت این عکس‌ها در چیست؟

در زیر به سراغ تصاویر منتشره میرویم و به ترتیب نگاهی می‌اندازیم به اطلاعاتی که در پشت سر آن‌ها نهفته است.

۱- عمیق‌ترین و واضح‌ترین تصویر از کیهان
اولین تصویر تلسکوپ فضایی جیمز وب

ناسا این تصویر را «عمیق‌ترین و واضح‌ترین» 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 می‌دهد. 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 می‌شوند اما باید دانست که هیچکدام از آن‌ها ستاره نیستند، بلکه کهکشان‌هایی هستند که از میلیاردها ستاره تشکیل شده‌اند. در این تصویر که با دوربین مادون قرمز جیمز وب گرفته شده هزاران کهکشان مارپیچی و بیضوی از جمله شماری از کم‌نورترین و دورترین کهکشان‌هایی که در سال‌های ابتدایی پیدایش جهان به وجود آمده‌اند با عرض تنها چند پیکسل به چشم می‌خورند.

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 کهکشان‌های دور را دارد. دلیل اینکه جیمز وب از دوربین مادون قرمز استفاده می‌کند این است که بتواند از میان لایه های گاز و غبار غلیظ عبور کند و نوری را که از کهکشان‌ها و ستاره‌های پشت سر اجرام آسمانی ساطع می‌شود، در هوا بگیرد.

در واقع مشکل عکسبرداری با نور مرئی این است که این طیف نور نمی‌تواند از موانع جلوی خود عبور کند و جذب کهکشان‌ها یا ستاره‌های سر راه می شود و در نتیجه به ما نمی‌رسد. اما طیف مادون قرمز می‌تواند از درون این موانع عبور کند و ما می‌توانیم اجرام آسمانی زیادی را با این روش ببینیم.

از آن جا که نور شماری از این کهکشان‌ها ۱۳ میلیارد سال طول کشیده تا به چشم ما برسد، احتمالا بسیاری از آن‌ها دیگر وجود ندارند و در فعل و انفعالات کیهانی از میان رفته‌اند.

برای این که این عکس به دست بیاید، دانشمندان تلسکوپ را روی یک نقطه هدف متمرکز کرده‌اند (همچون انسانی که به یک نقطه از آسمان زل بزند) و با ۱۲ ساعت نوردهی، تصویر را گرفته‌اند. 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 پیش‌بینی کرد. این پدیده «عدسی گرانشی» نام دارد و ستاره‌شناسان از آن به عنوان یک ذره‌بین برای دیدن اجرام دور استفاده می‌کنند.

توصیف این پدیده به زبان ساده این است که وقتی نور در مسیر رسیدن‌اش به چشم ما به یک جرم آسمانی بزرگ نظیر یک خوشه کهکشانی برخورد می‌کند، به دلیل کشش گرانشی این خوشه از مسیر خود منحرف می‌شود و به عنوان یک عدسی عمل می کند که می‌تواند نور کهکشان‌های دورتر را در پشت سر خود بزرگ کند.

در این عکس خوشه کهکشانی «اس‌ام‌ای‌سی‌اس ۰۷۲۳» که ۴.۶ میلیارد سال عمر دارد نقش همان عدسی یا ذره‌بین را بازی کرده و دانشمندان به لطف آن موفق شده‌اند نور کهکشان‌هایی با طول عمر بیش از ۱۳ میلیارد سال در پشت سر آن را ببینند.

۲- سحابی حلقه جنوبی
سحابی حلقه جنوبی با دو دوربین مادون قرمز جیمز وب

سحابی‌ها توده‌های عظیمی از غبار و گاز هستند که در انتهای عمر یک ستاره به وجود می‌آیند. دو سحابی «حلقه جنوبی» و «شاه‌تخته» که عکس آن‌ها منتشر شده است، از شناخته شده‌ترین سحابی‌های کیهان برای انسان هستند. تصاویری قبلا از آن‌ها موجود بود ولی اکنون با لنز مادون قرمز جیمز وب که قدرتمندترین تصویرگر طیف نور غیرمرئی ساخته دست بشر است می‌توانیم آن را با جزئیات بیشتر ببینیم.

برای اولین اکتشافات علمی جیمز وب در زمینه سحابی‌ها، دانشمندان آینه‌های 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 تلسکوپ‌های عظیمی مانند تلسکوپ فضایی هابل، نمی‌توانند به پرده‌های گازی سحابی‌ها نفوذ کنند و ببینند که پشت آن‌ها چیست و چه خبر است. تلسکوپ جیمز وب اما با کمک ابزارهای تصویر برداری مادون قرمزش به راحتی از آن عبور می‌کند تا نمای داخل سحابی و همچنین ساختار بیرونی آن را با وضوحی فوق العاده به تصویر بکشد.

دقت بالای تلسکوپ در تصویر برداری از سحابی‌ها منجر به یافتن قطعاتی تازه‌ای از جهان نامرئی می‌شود. برای مثال در عکس سمت راستی در بالا اگر به مرکز چشم نگاه کنیم دو ستاره را می بینیم؛ یکی در سمت راست که ستاره‌ای درخشان در حال مرگ را نشان می دهد و یکی در سمت چپ که قرمز‌تر و پرنور تر به نظر می‌رسد. وجود این ستاره دوم پیشتر فقط به صورت تئوری ثابت شده بود و برای اولین بار است که موفق می‌شویم 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.

شیء آبی در سمت چپ یک کهکشان لبه دار را نشان می دهد

کارل گوردون، اخترشناس در سازمان ناسا، می گوید: «من شرط بندی کرده بودم که این تکه بخشی از خود سحابی است. اما شرط را باختم چرا که وقتی با دقت بیشتری به تصاویر گرفته شده نگاه کردیم دریافتیم که به وضوح یک کهکشان لبه‌دار است».

۳- سحابی شاه تخته
سحابی شاه تخته

این تصویر نمایی خیره کننده از یک سحابی به نام «ان‌جی‌سی ۳۳۲۴» را نشان می‌دهد که در آن ما با «مهدکودک‌های ستاره‌ای» 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 نمی‌توانستند داخل آن را ببینند، اما جیمز وب برای نخستین بار به درون لایه بیرونی سحابی رسوخ کرده و تصاویری از آن ستاره‌های در حال زایش را در اختیار ما قرار داده است.

ستاره‌شناسان با اطلاعات جدید اکنون می‌توانند نوع مواد ستاره‌ساز را روشن کرده و حتی مکانیزم وزش بادهای داغ و توفان‌های شدید ستاره‌ای را تشریح کنند. امبر استراون، اخترفیزیکدان در ناسا، درباره این عکس می‌گوید: «ما حالا نمونه ساختارهایی را می‌بینیم که صادقانه بگوییم، حتی نمی‌دانیم آنها چیستند.»

تصویر به ظاهر سه بعدی جیمز وب که صخره‌های کیهانی نامیده می‌شود، مانند کوه‌های سنگی در یک عصر مهتابی به نظر می‌رسد. بلندترین قله‌های موجود در این تصویر حدود ۷ سال نوری ارتفاع دارند.

۴- پنج قلوی استفان
پنج قلوی استفان

این عکس نمایی دراماتیک از پنج کهکشان در هم تنیده را به تصویر می‌کشد 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» آن‌ها را از زمین مشاهده می‌کنیم و هابل نیز تصاویر خیره‌کننده‌ای از این گروه اجرام آسمانی گرفته است، اما هرگز آن‌ها را به این شکل ندیده بودیم.

دانشمندان می‌گویند این صحنه با شکوه چنان پرجزئیات است که به معنای واقعی کلمه می‌توانیم ستاره‌های منفرد را در کهکشان‌ها ببینیم. به خصوص در سمت چپ نمایی پرستاره به تصویر کشیده شده که منظره‌ای از جهان افسانه‌ای را در چشم انسان تداعی می‌کند.

شاید باورنکردنی‌ترین 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 می‌خورد 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 می‌کشد و از سویی دیگر انرژی نوری معادل سوختن ۴۰ میلیارد خورشید را بیرون می‌ریزد.

اگر تصویر بزرگنمایی شود تعداد زیادی کهکشان‌های دیگر نیز در پس زمینه آن به چشم می خورند. این امر در نوع خود یک اتفاق بسیار خوشحال‌کننده برای دانشمندان به شمار می‌رود چرا که این داده‌های طیفی منابعی ارزشمند برای تحقیقات علمی آنان فراهم می‌کند.

ناسا می‌گوید تنها چیزی حدود یک هفته ظول 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.»

منبع: یورونیوز