تلسکوپ فضایی جیمز وب ؛ با وارث هابل آشنا شوید

تلسکوپ فضایی جیمز وب متعلق به سازمان فضایی ناسا، طبق برنامه قرار است در سال 2018 پرتاب شود تا در تاریخ کیهان کاوش کند؛ از بیگ‌ بنگ گرفته تا شکل‌گیری سیارات بیگانه و ماورای تمام آنها.

تلسکوپ جیمز وب بر روی چهار ناحیه اصلی تمرکز خواهد کرد؛ نخست یافتن منشاء نخستین پرتو نور کیهان، نحوه تشکیل کهکشان‌ها در کیهان اولیه، تولد ستارگان، منظومه‌های پیش سیاره‌ای و در انتها منشاء حیات در سیارات.

تلسکوپ فضایی جیمز وب بوسیله موشک آریان 5 (Ariane 5) در گویان فرانسه پرتاب خواهد شد و طی 30 روز میلیون‌ها مایل پرواز خواهد کرد تا به خانه ابدی خودش، در یک نقطه لاگرانژی، برسد. نقطه لاگرانژی محلی بین دو جرم بزرگ آسمانی، در اینجا زمین و خورشید، است که نیروی جاذبه دو جسم یکدیگر را خنثی می‌کنند. این نقاط محلی مناسب برای تلسکوپ‌های فضایی هستند. جیمز وب در نقطه لاگرانژی L2، جایی در 1.6 میلیون کیلومتری زمین، مستقر خواهد شد. سابق بر این نیز دو تلسکوپ فضایی هارشل و پلانک نیز به این نقطه اعزام شده بودند.

انتظارات بر این است این تلسکوپ 8.8 میلیارد دلاری نیز مانند نیای خود، تلسکوپ هابل، بتواند تصاویری حیرت‌آور از اجرام آسمانی به ثبت برسانند. خوشبختانه ستاره شناسان کماکان از وجود تلسکوپ هابل بهره می‌برند، حتی این امکان وجود دارد که در سال اول ماموریت جیمز وب، این دو تلسکوپ همزمان با هم همکاری داشته باشند. یکی از وظایف تلسکوپ جیمز وب بررسی آن دسته از سیارات فراخورشیدی است که توسط تلسکوپ فضایی کپلر یافته شده بودند. همچنین مواردی که در آینده توسط تلسکوپ های زمینی رصد خواهند شد توسط جیمز وب مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

فعالیت‌های علمی تلسکوپ فضایی جیمز وب به چهار مقوله زیر تقسیم می‌شود:

یافتن منشاء نور و واکاوی یونیزاسیون مجدد:

این موضوع برمی‌گردد به مراحل اولیه تشکیل جهان، زمانی که پس از انفجار بزرگ یا بیگ بنگ کیهان شروع به تبدیل شدن به آن چیزی کرد که امروز شاهد آن هستیم. در مراحل اولیه پس از بیگ بنگ، کیهان، دریایی از ذرات الکترون، نوترون و پروتون بود و نور، تا زمانی که محیط این ذرات برای ترکیب شدن به اندازه کافی رو به سردی نرفت، قابل رویت نبود. موضوع دیگری که تلسکوپ فضایی جیمز وب به مطالعه آن خواهد پرداخت، اتفاقات رخ داده پس از شکل گیری اولین ستاره هاست. دوره‌ای که از آن تحت عنوان عصر یونیزاسیون مجدد یاد می‌شود، چرا که در آن زمان هیدروژن های خنثی تحت تاثیر تشعشات اولین ستاره‌ها، با جذب یک الکترون به ذراتی با یک بار منفی، و به عبارتی به یون یک بار منفی، تبدیل شدند.

نحوه تشکیل کهکشان‌ها:

رصد کهکشان‌ها برای مطالعه چگونگی تشکیل مواد در مقیاس های عظیم، راه بسیار مفیدی است که می‌تواند در زمینه چگونگی تکامل کیهان سرنخ هایی به ما بدهد. کهکشان‌های مارپیچی و بیضوی که ما امروزه آنها را مشاهده می‌کنیم در حقیقت، حاصل تکامل اشکال مختلفی از اجرام موجود در میلیاردها سال قبل هستند. در همین راستا یکی از اهداف تلسکوپ فضایی جیمز وب، رصد کهکشان‌های اولیه است تا به درک بهتری از نحوه تکامل کیهان برسیم. دانشمندان همچنین در تلاش هستند تا دریابند که اولا چرا امروزه انواع متخلفی از کهکشان قابل رویت هستند و ثانیا نحوه تشکیل و گردهمایی اجزای مختلف کهکشان‌ها چگونه است.

تولد ستارگان و منظومه‌های پیش سیاره‌ای:

اجزای اساسی تشکیل سحابی عقاب (Eagle Nebula)، مشهورترین مناطقی هستند که ستارگان در آنها متولد می‌شوند. ابتدا ستارگان درون ابرهای گازی قرار می‌گیرند، در ادامه با رشد بیشتر ستاره، فشار حاصل از تشعشعات آن، گاز‌های مولد خود را پراکنده می‌کند و همین امر می‌تواند موجب تشکیل ابرهای گازی شود که بستر تولد یک ستاره دیگر را مهیا می‌کنند. اما در صورتی که فشار تشعشعات ستاره آنقدر بالا باشد که بیش از اندازه گازها را پراکنده کند، چنین رویدادی رخ نخواهد داد. با این حال مشاهده ساختار درونی گازها دشوار است. تلسکوپ فضایی جیمز وب با چشمان مجهز به مادون قرمز خود، قادر به ردیابی سرچشمه گرما است؛ مانند مناطقی که گازهای مولد ستارگان در آنها وجود دارند.

سیارات و منشاء حیات:

در دهه گذشته شمار زیادی از سیارات فراخورشیدی کشف شده‌ که بار اعظم این کشفیات بر دوش تلسکوپ فضایی کپلر بوده است. سنسورهای قدرتمند تلسکوپ فضایی جیمز وب، قادر است با دقت زیادی به مشاهده عمیق‌تر این سیارات، در موارد مانند تصویربرداری از اتمسفر سیاره، بپردازد. پی بردن به ساختار اتمسفر و شرایط شکل گیری این سیارات، می‌تواند در جهت پیش بینی زیست پذیر بودن یا نبودن این سیارات به دانشمندان کمک‌ کند.

ابزارها و تجهیزات:

تلسکوپ فضایی جیمز وب با این ابزارهای علمی تجهیز می‌شود:

• دوربین مادون قرمز نزدیک (NIRCam) : توسط دانشگاه آریزونا برای تشخیص نور گسیل شده از ستارگان موجود در کهکشان راه شیری و ماورای آن تهیه شده است. این ابزار همچنین در تشخیص نور گسیل شده از آن دسته از ستارگان و کهکشان‌هایی که در دوران اولیه حیات کیهان به سر می‌بردند، کارایی دارد. دوربین مادون قرمز نزدیک، به کورونوگراف‌هایی، برای ممانعت از ورود نور اجرام درخشان، مجهز است تا بدین وسیله اجرام کم‌نورتر موجود در اطراف، مانند سیاره‌ها، قابل مشاهده شوند.

 

• طیف سنج مادون قرمز نزدیک (NIRSpec): می‌تواند بطور همزمان 10 جرم سماوی را مشاهده کند. برای جستجوی اولین کهکشان‌های تشکیل شده در مراحل اولیه حیات کیهان، پس از بیگ بنگ، کاربرد دارد. طیف سنج مادون قرمز نزدیک، با همکار سازمان فضایی اروپا (ESA) و مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا ساخته شده است.

• ابزار مادون قرمز متوسط (MIRI): تصاویر شگفت‌انگیزی از اجرام فضایی دوردست ثبت خواهد کرد. مانند آنچه در تصویر بردار نجومی تلسکوپ هابل بود. طیف سنجی که در این ابزار تعبیه شده است، به محققان این اجازه را می‌دهد تا در مطالعه اجرام دوردست کیهان، به داده‌هایی فیزیکی دقیقی دست پیدا کنند. MIRI در تشخیص کهکشان‌های دوردست، دنباله دار‌های کم‌نور، اجرام موجود در کمربند کوئیپر و شکل گیری ستارگان کاربرد خواهد داشت. این ابزار با همکاری کنسرسیوم سازمان فضایی اروپا (ESA) و آزمایشگاه پیشرانه جت ناسا (JPL) تهیه شده است.

 

• سنسور دقیق هدایت/ تصویربردار مادون‌قرمز نزدیک و طیف سنج بدون شکست (FGS/NIRISS): ابزاری است که توسط سازمان فضایی کانادا (CSA) ساخته شده و خود از دو ابزار ساخته شده است. مؤلفه FGS موظف است تا تلسکوپ جیمز وب در مسیر مطالعاتی‌اش، از مسیر مستقیم خود خارج نشود. NIRSS مسئول واکاوی کیهان برای کشف اولین پرتو‌های نور گسیل شده و همچنین بررسی ویژگی‌های سیارات بیگانه است.

تلسکوپ فضایی جیمز وب، دارای یک صفحه خورشیدی با اندازه‌ای در حدود یک زمین تنیس است. همچنین بزرگترین آینه پرتاب شده با اندازه‌ی 6.5 متر در آن تعبیه شده است. این دو ساختار در موشک حمل کننده قرار نخواهند داشت، بلکه پس از مستقر شدن در فضا، از درون تلسکوپ برافراشته خواهند شد.

منیع : Space.com