تصاویر فضایی که جیمز وب ثبت کرد/مقایسه تصاویر جیمز وب با هابل

تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST)، یک رصدخانه فضایی با قابلیت بالا است که برای ایجاد یک تحول انقلابی در زمینه‌های ستاره شناسی، از شکل‌گیری ستاره‌ها و تکامل کهکشان‌ها و رصد اولین کهکشان‌های جهان گرفته تا ویژگی‌های منظومه‌های سیاره‌ای طراحی شده است.

ساخت و توسعه تلسکوپ فضایی وب از سال ۱۹۹۶ آغاز شد و در ابتدا قرار بود در سال ۲۰۰۷ به فضا پرتاب شود؛ اما کمبود بودجه، نیاز به بررسی و آزمایش بیشتر و تغییر در طراحی همگی باعث به تعویق افتادن ماموریت آن تا سال گذشته شد در نهایت این تلسکوپ قدرتمند در تاریخ چهارم دی سال ۱۴۰۰ به فضا پرتاب شد و پس از گذشت یک ماه به مقصد خود در نقطه لاگرانژ ۲ در مدار خورشید و در فاصله ۱.۵ میلیون کیلومتری از زمین مستقر شد.

این تلسکوپ چندین ماه را صرف آماده‌سازی ابزار خود کرد و در نهایت اولین تصاویر رسمی و تمام رنگی خود را در طول دو روز در تاریخ ۲۱ و ۲۲ تیر منتشر کرد. تاکنون ۷ بار تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا مواردی را مشاهده کرده است که هابل از دست داده بود.

تلسکوپ جیمز وب از زمانی که عملیات علمی خود را در تابستان آغاز کرد، مناظر شگفت انگیزی از کیهان ارائه می‌دهد. قبل از وب، ستاره‌شناسان رصدخانه کیهانی دیگری به نام "تلسکوپ فضایی هابل" در اختیار داشتند.

هابل و وب، هر دو تلسکوپ فضایی هستند؛ اما از بسیاری جهات با هم تفاوت دارند. هابل نور فرابنفش، نور مرئی و تکه کوچکی از مادون قرمز را می‌بیند. در حالی که وب به جهان در سراسر طیف مادون قرمز نگاه می‌کند. وب ۱۰۰ برابر قوی‌تر از هابل است که این امر به اخترشناسان اجازه می‌دهد حتی بیشتر به فضا نگاه کنند. همان طور که چند ماه اول مشاهداتش ثابت کرده است، وب می‌تواند خیره کننده‌ترین عکس‌های جهان را ثبت کند.

وب، قوی‌ترین تلسکوپ فضایی است که تا به حال ساخته شده، این تلسکوپ دارای یک آینه اصلی به اندازه ۶.۵ متر (بیش از ۲۱ فوت) است که از ۱۸ بخش شش ضلعی با روکش طلا تشکیل شده و همچنین یک محافظ خورشیدی پنج لایه به اندازه یک زمین تنیس از آن در برابر تشعشات فضایی و گرما مواظبت می‌کند. "وب" که به نظر می‌رسد ساخت آن برای ناسا نزدیک به ۱۰ میلیارد دلار هزینه به همراه داشته، یکی از گران‌ترین پلتفرم‌های علمی است که تا به حال ساخته شده و می‌توان آن را با برخورد دهنده بزرگ هادرونی در سرن، مقایسه کرد.

در ماه آگوست، جیمز وب تصاویری از مشتری (بزرگترین سیاره منظومه شمسی) گرفت. هنگامی که این تصویر با تصاویر هابل از این غول گازی در بالا در سمت چپ مقایسه می‌شود، وب، تصویر واضح‌تری ارائه می‌دهد و جزئیات جدیدی از شفق‌های قطبی و سیستم‌های طوفانی مشتری را به نمایش می‌گذارد. این تصاویر در تاریخ ۲۷ ژوئیه (پنجم مرداد) توسط جیمز وب ثبت و به صورت مصنوعی رنگ آمیزی شده‌اند تا ویژگی‌های خاص این سیاره را به طور مشخص‌تری نشان دهند. نقش و نگار‌های سیاره همچون یک شاهکار مینیاتوری در طول نوار‌های رنگی آن و دور "لکه بزرگ سرخ" معروف این غول گازی خودنمایی می‌کنند و همچنین یک نمای بی‌سابقه از شفق‌های قطبی در قطب شمال و جنوب این سیاره را نشان می‌دهند.

در یکی از تصاویر، نمای خاصی از مشتری به همراه حلقه‌های کم نور آن و دو قمر کوچک آن به نام‌های آمالتئا (Amalthea) و آدرستیا (Adrastea) در حالی که کهکشان‌های دیگر در پس زمینه خودنمایی می‌کنند، قابل رویت هستند.

تصویر مادون قرمز وب همچنین شفق‌های مشتری را نشان می‌دهد که هر دو قطب سیاره را روشن می‌کنند. شفق‌های قطبی نمایشگر‌های رنگارنگی از نور هستند که مختص زمین نیستند. بر اساس اعلام ناسا، مشتری قدرتمندترین شفق‌های قطبی در منظومه شمسی را دارد. در زمین و مشتری، شفق‌های قطبی زمانی اتفاق می‌افتند که ذرات باردار خورشید با میدان مغناطیسی - معروف به مگنتوسفر - که سیاره‌ای را احاطه کرده است، برهمکنش می‌کنند. میدان مغناطیسی مشتری حدود ۲۰۰۰۰ برابر قویتر از میدان مغناطیسی زمین است.

این مهد ستاره‌ای در صورت فلکی شکارچی، در فاصله ۱۳۵۰ سال نوری از زمین، در شرایط مشابهی که منظومه شمسی ما بیش از ۴.۵ میلیارد سال پیش در آن متولد شد، قرار گرفته است. ستاره‌شناسان از این جهت به این منطقه علاقه‌مند هستند که با بررسی آن می‌توان دریافت که در طول چند میلیون سال آغازین تکامل سیاره ما، چه اتفاقاتی رخ داده است.

الز پیترز، اخترفیزیکدان دانشگاه وسترن گفت: ما از دیدن تصاویر حیرت‌انگیز سحابی شکارچی شگفت‌زده شده‌ایم. این مشاهدات جدید به ما این امکان را می‌دهد تا دریابیم چگونه ستارگان پر جرم گاز و غباری که در آن‌ها متولد شده‌اند را تغییر می‌دهند. این رصد ساختار‌های دیدنی متعددی را نمایان کرد. این موارد شامل رشته‌های متراکم ماده می‌شود که می‌توانند نسل جدیدی از ستارگان را به وجود آورند و همچنین منظومه‌های ستاره‌ای را تشکیل دهند.

ستاره‌شناسان بر این باورند که سحابی‌ها، ابر‌هایی هستند که ساختار‌های نخ‌مانندی به نام رشته‌های وسیع، درهم و برهم بر آن‌ها تسلط دارند که موادی مانند گاز را برای تشکیل و سوخت ستارگان تغذیه می‌کنند. تصاویر وب این رشته‌های گازی را با جزئیات بسیار زیاد نشان می‌دهد.

دانشمندان تلسکوپ فضایی جیمز وب اخیرا تصویر وب از ستون‌های آفرینش را منتشر کرده‌اند که در طیف فروسرخ میانی دیده می‌شود. به نظر می‌رسد که ابر‌های گرد و غبار در مقابل پس‌زمینه‌ای قرمز به رنگ آبی می‌درخشند.مقامات آژانس فضایی اروپا ۲۸ اکتبر در مورد این تصویر جدید نوشتند: هزاران ستاره‌ای که در این منطقه وجود دارند از دید ناپدید می‌شوند و لایه‌های به ظاهر بی پایان گاز و غبار، زینت‌بخش مرکز تصویر می‌شوند.

به گفته مقامات آژانس فضایی اروپا، گرد و غبار یک عنصر ضروری برای تشکیل ستاره‌ها است و به دانشمندان کمک می‌کند تا نحوه شکل‌گیری و تکامل این ساختار را که در صورت فلکی مار در فاصله ۷هزار سال نوری از زمین قرار دارد، کشف کنند. ستاره‌های زیادی در این ستون‌های متراکم آبی-خاکستری در حال شکل‌گیری هستند. وقتی گره‌هایی از گاز و غبار با جرم کافی در این نواحی تشکیل می‌شوند، تحت جاذبه گرانشی خودشان شروع به فروپاشی می‌کنند، به آرامی گرم می‌شوند و در نهایت ستاره‌های جدیدی را تشکیل می‌دهند.

تلسکوپ فضایی هابل برای اولین بار در سال ۱۹۹۵ این ابر‌های ستون مانند را در فضای بین ستاره‌ای رصد کرد. رصدخانه هابل که همچنان فعال و سالم است، از آن زمان تاکنون بار‌ها به این ساختار کیهانی نگاه کرده است، اما هابل و وب در طیف‌های نوری متفاوتی اجرام را بررسی می‌کنند.

این تفاوت در دو عکسی که به تازگی منتشر شده اند نیز دیده می‌شود. تصویر جدیدی که توسط ابزار مادون قرمز میانی وب منتشر شده به دنبال تصویری از دوربین مادون قرمز نزدیک آن ثبت شد که در اوایل این ماه منتشر شده بود. به لطف آینه بزرگ وب و محل قرارگیری آن در اعماق فضا، دو تصویر وب از این ستون‌ها جزئیات بسیار بیشتری نسبت به هابل نمایان می‌کنند.

یکی از اولین تصاویری که ناسا از وب به اشتراک گذاشت، یک تصویر "میدان عمیق" بود. این تصویر که یکی از پنج تصویر ثبت شده توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب‌ است توسط جو بایدن، رئیس جمهور ایالات متحده آمریکا طی رویدادی در کاخ سفید که به صورت زنده پخش می‌شد، رونمایی و به طور همزمان در وب‌سایت ناسا و رسانه‌های اجتماعی منتشر شد.

این اولین تصویر از تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا است که عمیق‌ترین و واضح‌ترین تصویر مادون قرمز از جهان‌های دور را تا به امروز نمایش می‌دهد. این تصویر از خوشه کهکشانی SMACS ۰۷۲۳ ثبت شده که در فاصله ۴.۶ میلیارد سال نوری از ما قرار دارد و مملو از جزئیات است. عمر برخی از کهکشان‌های موجود در این تصور به ۱۳ میلیارد سال می‌رسد. هزاران کهکشان از جمله کم نورترین اجرام آسمانی رصد شده در نور مادون قرمز در آن نمایان شده‌اند. این کهکشان‌ها تنها بخش کوچکی از آسمان را تشکیل می‌دهد.

ناسا اعلام کرد: دوربین مادون قرمز نزدیک جیمز وب، این کهکشان‌های دوردست را در کانون توجه قرار داده است. این کهکشان‌ها، ساختار‌های کوچک و کم نوری دارند که پیشتر هرگز دیده نشده‌اند؛ از جمله خوشه‌های ستاره‌ای و ویژگی‌های پراکنده. پژوهشگران، یادگیری بیشتر در مورد جرم، سن، تاریخ و ترکیبات کهکشان‌ها را به زودی آغاز خواهند کرد، زیرا جیمز وب به دنبال یافتن نخستین کهکشان‌های جهان است.

این نخستین بار نیست که ستاره‌شناسان از این ناحیه از آسمان تصویربرداری می‌کنند. "تلسکوپ فضایی هابل" نیز پیشتر از SMACS ۰۷۲۳ تصویربرداری کرده است. قرار دادن دو تصویر ثبت‌شده توسط جیمز وب و هابل، جنبه‌هایی را آشکار می‌کند که قابلیت تصویربرداری جیمز وب را نشان می‌دهند. جزئیات و وضوح تصویر جیمز وب، بسیار برتر از تصویر ثبت‌شده توسط هابل است و نتیجه، عمیق‌ترین و واضح‌ترین تصویر مادون قرمز از یک جهان دور را ارائه می‌دهد که تا به امروز ثبت شده است.

نما‌های سحابی حلقه جنوبی و جفت ستاره‌های آن با ابزار‌های "جیمز وب" موسوم به NIRCam و MIRI شکار شده است. در این تصویر، این ستاره‌ی کم‌نور و در حال مرگ، گاز و غباری را که "جیمز وب" با جزئیات بی‌سابقه‌ای ثبت کرده است، بیرون می‌دهد.

ستارگان و لایه‌های نوری آن‌ها توجه بیشتری را در تصویری که ابزار NIRCam ثبت کرده است، به خود جلب می‌کنند.در حالی که در تصویر MIRI، "جیمز وب" برای اولین بار نشان می‌دهد که این ستاره‌ی در حال مرگ، پوشیده در گرد و غبار است. این لایه‌های ظریف و گازی در طول هزاران سال در فضای اطراف پراکنده خواهند شد.

سحابی حلقه جنوبی یک سحابی سیاره‌ای است، اما برخلاف کلمه‌ی "سیاره" که در نامش است، سیاره‌ای نیست؛ بلکه آن‌ها پوسته‌های غبار و گازی هستند که توسط ستارگان خورشیدمانند در حال مرگ پراکنده می‌شوند.

جزئیات جدیدی که "جیمز وب" با تصاویر خود فاش می‌کند، درک ما را از چگونگی تکامل ستارگان و تأثیرگذاری بر محیط آن‌ها تغییر خواهد داد. ستاره کم نور در مرکز این صحنه هزاران سال است که حلقه‌هایی از گاز و غبار را به همه جهات پرتاب می‌کند و و تلسکوپ فضایی "جیمز وب" برای اولین بار نشان داد که این ستاره در پوششی از غبار پوشیده شده است.

دو دوربین تعبیه شده روی "جیمز وب"، جدیدترین تصویر از این سحابی سیاره‌ای را ثبت کرده‌اند که با نام "NGC ۳۱۳۲" فهرست‌بندی شده و به طور غیررسمی به "سحابی حلقه جنوبی" معروف شده است. این سحابی تقریباً ۲۵۰۰ سال نوری از ما فاصله دارد.

دانشمندان می‌دانستند که دو ستاره در مرکز سحابی وجود دارد، اما نتوانستند آن‌ها را در تصاویر هابل ببینند. تصویر جدید وب، ستاره در حال مرگ را نشان می‌دهد که به دلیل احاطه شدن توسط گرد و غبار، درست در کنار ستاره همدم سفیدش به رنگ قرمز می‌درخشد.

این مجموعه کهکشانی فشرده، در صورت فلکی اسب بالدار واقع شده و متشکل از پنج کهکشان است که چهار مورد از آن‌ها به هم نزدیک هستند و انتظار می‌رود با یکدیگر ادغام شوند. در تصویری که "جیمز وب" از "پنج قلوی استفان" گرفته است، پنج کهکشان را می‌بینیم که چهار مورد آن‌ها با هم در تعامل هستند. کهکشان‌ها در "پنج قلوی استفان" با هم برخورد می‌کنند و در یک کش و قوس گرانشی، یکدیگر را کشیده و هُل می‌دهند. در نمای مادون قرمز میانی در این جا، می‌بینیم که چگونه "جیمز وب" از میان گرد و غبار نفوذ می‌کند و بینش جدیدی در مورد این که چگونه فعل و انفعالاتی مانند این‌ها ممکن است موجب تکامل کهکشان‌ها در جهان اولیه شده باشد، به دست می‌دهد.

این تصویر، بزرگترین تصویر از این مجموعه کهکشانی تا به امروز است که مساحتی از آسمان به اندازه یک پنجم قطر ماه را آن طور که از زمین دیده می‌شود، پوشش می‌دهد. این یعنی این که این تصویر شامل بیش از ۱۵۰ میلیون پیکسل است و از حدود ۱۰۰۰ فایل تصویری ساخته شده است. این تصویر همچنین جریان‌های خروجی را نشان می‌دهد که توسط یک سیاه‌چاله در "پنج قلوی استفان" با سطحی از جزئیات که تاکنون دیده نشده بود، جریان می‌یابند. گروه‌های کهکشانی فشرده مانند این ممکن است در جهان اولیه زمانی که بسیار داغ می‌شدند، رایج‌تر بوده باشند و همچنین ممکن است موادی که در حال سقوط بوده‌اند، سیاه‌چاله‌های بسیار پرانرژی را تحریک کرده باشند.

اگرچه این مجموعه کهکشانی "پنج قلو" نامیده می‌شود، اما در واقع تنها چهار کهکشان در آن واقعا به هم نزدیک هستند و در یک کش و قوس گرانشی گرفتار شده‌اند. چهار مورد از کهکشان‌های موجود در این تصویر از پنج قلوی استفان در فاصله ۳۰۰۰۰۰ سال نوری از ما قرار دارند و در یک رقص کیهانی محبوس شده‌اند؛ زیرا گرانش هر کهکشان روی دیگر کهکشان‌ها تأثیر می‌گذارد. تصویر وب همچنین کهکشان‌های جدیدی را در پس‌زمینه نشان می‌دهد که برای هابل قابل مشاهده نبودند.

ستاره‌شناسان اخیرا تلسکوپ فضایی جیمز وب را به سمت جرمی به نام "MACS ۰۶۴۷-JD" نشانه گرفته‌اند. این جرم بسیار دور است، بنابراین نگاه کردن به چنین جرم دوردستی، نگاه به گذشته است. بررسی MACS ۰۶۴۷-JD، حدود ۹۷ درصد از راه بازگشت به بیگ بنگ (Big Bang) در ۴۰۰ میلیون سال نخست جهان است.

دن کو (Dan Coe)، پژوهشگر مؤسسه علوم تلسکوپ فضایی (STScI)، این جرم را نخستین بار ۱۰ سال پیش با تلسکوپ فضایی هابل (HST) مشاهده کرد که قبلا قوی‌ترین رصدخانه فضایی ناسا بود.

کو در ماه اکتبر گفت: با هابل، این فقط یک نقطه قرمز رنگ‌پریده بود. می‌توانستیم بگوییم که واقعا کوچک است و فقط یک کهکشان کوچک در ۴۰۰ میلیون سال نخست کیهان به شمار می‌رود. اکنون این جرم را با جیمز وب نگاه می‌کنیم. تلسکوپ فضایی جیمز وب، ۱۰۰ برابر قوی‌تر از هابل است و لنز مادون قرمز به آن امکان می‌دهد تا به اعماق جهان و گذشته‌های دور نگاه کند. اخترشناسان به واسطه مقایسه تصویر جدید جیمز وب با تصاویر پیشین هابل، ویژگی‌های جدیدی را در مورد یکی از قدیمی‌ترین کهکشان‌هایی که تاکنون دیده شده است، کشف کردند.

هم هابل و هم جیمز وب، جهان اولیه را از طریق عدسی گرانشی بررسی می‌کنند. این همان چیزی است که وقتی یک خوشه از کهکشان‌های دور به قدری پرجرم هستند که فضا-زمان را منحرف می‌کنند و نور کهکشان‌های دوردست را خم می‌کنند، اتفاق می‌افتد. این روند، تصاویری از آن کهکشان‌ها را ایجاد می‌کند که به سمت ما منعکس می‌شوند. بنابراین، ردپای سامانه مرموز MACS ۰۶۴۷-JD در سه نقطه در تصاویر ظاهر می‌شود. برش‌های آن سه تصویر از MACS ۰۶۴۷-JD در سمت راست، نشان می‌دهند که تصاویر جیمز وب چقدر واضح‌تر هستند. آن‌ها به وضوح دو جرم متفاوت را نشان می‌دهند.