گجت نیوز آخرین اخبار تکنولوژی، علم و خودرو 
بالاخره انتظارها به پایان رسید و تلسکوپ جیمز وب، اولین تصاویر رنگی و باکیفیت را از کهکشان‌های دور ارسال کرد، اما اهداف بعدی آن چه اجرامی هستند؟
امکان ندارد وارد فضای مجازی شوید و اولین تصاویر ثبت شده توسط تلسکوپ جیمز وب را مشاهده نکرده باشید. با انتشار این تصویر توانستیم برای اولین بار، نمایی رنگی و باکیفیت از مجموعه کهکشان‌های دور دست را نظاره کنیم. اما این تازه اول راه است و باید منتظر ارسال تصاویر هیجان‌انگیز تری باشیم.
جیمز وب، قوی‌ترین تلسکوپ فضایی محسوب می‌شود که تا کنون به فضا پرتاب شده است و بهتر از هر فناوری دیگری به کیهان و گذشته آن می‌نگرد؛ بنابراین به اخترشناسان اجازه خواهد داد تا شرایط پس از انفجار بزرگ (بیگ بنگ) را بهتر از قبل بررسی کنند.
این تلسکوپ فضایی که به نام جیمز وب، رئیس سابق ناسا در سال‌های 1961 تا 1968 نامگذاری شده، همین چند ساعت پیش، مشاهدات مهمی را برایمان ارسال کرد.
اولین تصویر ثبت شده توسط تلسکوپ جیمز وب
ماموریت این تلسکوپ به گونه‌ای است که کهکشان راه شیری، فراتر از منظومه شمسی و سیارات فراخورشیدی را بررسی خواهد کرد و در جو آنها به دنبال نشانه‌هایی از حیات، مانند مولکول‌های آلی و آب خواهد گشت. البته جیمز وب توانسته از همین حالا هم نشانه‌هایی از آب را در سیاره‌ای دور افتاده کشف کند.
با توجه به محدودیت‌های موجود تحت تأثیر خورشید در منظومه شمسی، تلسکوپ مذکور تلاش خواهد کرد تا سیارک‌هایی را که به سختی قابل مشاهده هستند، از جمله آن‌هایی که بالقوه برایمان خطرناکند، دسته‌بندی کند تا چگونگی شکل‌گیری منظومه شمسی را کشف کند.
اهداف بعدی تلسکوپ جیمز وب چیست؟
بنابراین، این تلسکوپ بینش عمیق‌تری نسبت به فضای اطراف و فواصل دور را ارائه خواهد کرد. اما چه اجرامی در لیست تصویربرداری جیمز وب قرار دارد؟ در ادامه به مهمترین اهداف تلسکوپ جیمز وب می‌پردازیم.
پیدایش جهان از دید مادون قرمز
از آنجایی که نور برای سفر در فضا به زمان محدودی نیاز دارد، پس وقتی ستاره شناسان، اجرام را مشاهده می‌کنند، در واقع در حال نگاه به گذشته هستند. حدود هفت دقیقه طول می‌کشد تا نور خورشید به زمین برسد؛ یعنی وقتی به خورشید نگاه می‌کنیم، در حال مشاهده‌ی خورشید هفت دقیقه پیش هستیم.
در واقع ما اجرام دوردست را آنطور که قرن‌ها یا حتی هزاران سال پیش وجود داشته‌اند، می بینیم. جالبتر اینکه مشاهده‌ی برخی از دورترین اجرام و کهکشان‌ها، حکم نگاه به گذشته، قبل از شکل‌گیری زمین را دارد و ممکن است اکنون این اجرام، تغییر پیدا کرده یا حتی نابود شده باشند!
تلسکوپ جیمز وب به قدری قدرتمند است که می‌تواند جهان را آنطور که حدود 13.6 میلیارد سال پیش وجود داشته، مشاهده کند؛ یعنی تنها 200 میلیون سال پس از دوره تراکم سریع اولیه با نام «بیگ بنگ» شناخته می‌شود. این دورترین بازه‌ای است که توسط بشر مشاهده شده است و رکورد قبلی تلسکوپ فضایی هابل را می‌شکند (حدود 600 میلیون سال عقب تر).
موردی که جیمز وب را به ابزاری موثر برای تجسم جهان اولیه تبدیل می‌کند این است که این تلسکوپ، مشاهدات خود را در ناحیه فروسرخ از طیف الکترومغناطیسی نور ثبت می‌کند.
همانطور که نور از این منابع دور به ما می‌رسد، انبساط سریع جهان، موجب کشش نور می‌شود. یعنی اگرچه نوری که از سمت ستاره‌ها و کهکشان‌های اولیه می‌آید، شبیه به نور ستاره‌ها و کهکشان‌های نزدیک‌تر است، اما طول موج آن به سمت فروسرخ در طیف الکترومغناطیسی حرکت می‌کند و به اصطلاح «انتقال به سرخ» بالایی دارند (نشانه‌ای از فاصله بسیار زیاد).
دورترین و اولیه‌ترین کهکشان‌ها
یکی از راه‌های شناسایی کهکشان‌های اولیه، رصد شش مورد از دورترین و درخشان‌تری اختروش‌ها است.
اختروش‌ها در مرکز هسته‌های فعال کهکشانی (AGN) قرار دارند و با تغذیه از سیاهچاله‌های جرم سنگین انرژی می‌گیرند. آنها اغلب درخشان‌تر از ستاره‌های درون کهکشان خود هستند.
اختروش‌هایی که توسط محققان انتخاب شده‌اند، برخی از درخشان‌ترین موارد کشف شده هستند. پس قاعدتا سیاه‌چاله‌هایی که به آنها انرژی می‌دهند هم پر جرم‌ترین هستند و گاز و غبار را با بالاترین سرعت مصرف می‌کنند. آنها مقادیر عظیمی انرژی تولید می‌کنند که گاز اطراف را گرم می‌کند و آن را به بیرون می‌راند و جریان‌های خروجی قدرتمندی را ایجاد می‌کند که از کهکشان‌ها به فضای بین ستاره‌ای منتشر می‌شود.
علاوه بر بررسی اختروش‌ها برای درک سیر تحولشان که تأثیر آشکاری بر کهکشان‌های اطراف خود دارند، محققان از این پدیده‌های عجیب برای بررسی دوره‌ای از تاریخ کیهان به نام «عصر یونیزاسیون مجدد» استفاده خواهند کرد که بیش از 13 میلیارد سال پیش اتفاق افتاد. در این دوره بود که جهان مات‌تر شد و اجازه داد نور آزادانه حرکت کند. دلیل وقوع این اتفاق، یونیزه شدن یا باردار شدن گازهای خنثی در محیط بین کهکشانی بود.
تلسکوپ هابل، این موضوع را با استفاده از اختروش‌های درخشان به عنوان منابع نور در پس زمینه استفاده خواهد کرد تا به مطالعه گاز بین ما و اختروش بپردازد. با بررسی اینکه چه نوری توسط گاز بین ستاره‌ای جذب می‌شود، محققان می‌توانند مشخص کنند که گاز بینابینی خنثی یا یونیزه شده است.
100 کهکشان در یک تصویر
یکی از ابزارهایی که تلسکوپ جیمز وب برای رصد جهان، مورد استفاده قرار می‌دهد، «طیف نگار نزدیک‌بین فروسرخ (NIRSpec) نام دارد. این ابزار نمی‌تواند مانند تلسکوپ هابل از هزاران کهکشان به صورت عریض تصویربرداری کند (تصویر بالا) اما در عوض، اطلاعات طیف شناختی حیاتی در مورد این کهکشان‌ها ثبت می‌کند و همزمان نگاهی با جزئیات به درخشش بسیاری از کهکشان‌ها می‌اندازد.
طیف الکترومغناطیسی این کهکشان‌ها شامل اطلاعات فراوانی به ویژه ترکیبات شیمیایی آنها می‌شود. با مطالعه این ترکیبات، محققان می‌توانند پی ببرند که کهکشان‌ها با چه سرعتی، محتوای گاز خود را به ستاره تبدیل می‌کنند و بنابراین تکامل جهان را بهتر درک خواهند کرد.
انجام دقیق این کار، مستلزم مسدود کردن حجم زیادی از نور تصاویر است و معمولا به معنای مطالعه هر شی به صورت جداگانه است. برخی از اهداف اجرامی تلسکوپ جیمز وب به قدری دور هستند که نور آنها به شدت کم است. این بدان معناست که برای جمع‌آوری داده‌های کافی و ایجاد یک الگوی الکترومغناطیسی دقیق، نیاز به صدها ساعت مشاهده و مطالعه خواهد بود.
خوشبختانه NIRSpec مجهز به 250 هزار پنجره جداگانه با شاترهایی به اندازه موی انسان است که در شبکه‌هایی به شکل «وافل» (نوعی کیک) کنار هم چیده شده‌اند. این بدان معناست که با تنظیم الگوی این دریچه‌ها، تلسکوپ جیمز وب قادر خواهد بود تا چندین جسم فضایی را برای مطالعه چندمنظوره در یکبار تنظیم، مشاهده کند. ضمنا این تلسکوپ امکان برنامه‌ریزی برای مشاهده اجسام در هر فاصله‌ای را دارد.
ناسا پیش‌بینی می‌کند که این امر به NIRSpec اجازه می‌دهد تا طیف‌های الکترومغناطیسی را از 100 هدف تحقیقاتی، به طور همزمان جمع‌آوری کند؛ کاری که هیچ طیف‌سنجی دیگری تاکنون، قادر به انجامش نبوده است.
کشف سیارات فراخورشیدی به اندازه مشتری
از اواسط دهه 1990 و کشف اولین سیاره‌ای که به دور ستاره‌ای شبیه به خورشید می‌چرخید، فهرست سیارات فراخورشیدی روز به روز رو به افزایش است و اکنون شامل بیش از 4000 جهان ثبت‌شده می‌شود. بیشتر این دنیاها اصطلاحا «مشتری‌های داغ» نامیده می‌شوند. از جمله سیاره فراخورشیدی «51 پگاسی بی» که در سال 1995 میلادی توسط تیمی سوئیسی، متشکل از «میشل مایور» و «دیدیه کوئلوز» کشف شد.
این سیارات فراخورشیدی به دور ستارگان خود می‌چرخند و معمولا یک مدار را در عرض چند ساعت کامل می‌کنند. به همین دلیل، شناسایی آنها با استفاده از روش‌های رصد سیارات فراخورشیدی، نسبتا آسان است.
این دنیاها اغلب به صورت «کشندی» به ستاره خود قفل شده‌اند؛ یعنی یک طرف از آنها همیشه به سمت ستاره قرار دارد و قاعدتا داغ است. یکی از نمونه شگفت انگیز، سیاره WASP-121b نام دارد که اخیرا توسط یکی از دوربین‌های هابل مشاهده شده است. این سیاره، کمی بزرگتر از مشتریِ منظومه شمسی خودمان است و در سمت روشنش، آهن و آلومینیوم تبخیر می‌شود و این بخار توسط بادهای مافوق صوت به سمت تاریک آن دمیده می‌شود.
هنگامی که این عناصر سرد می‌شوند به صورت باران فلزی به سطح سیاره می‌ریزند. احتمال داده می‌شود که مقداری از آلومینیوم با عناصر دیگر ترکیب می‌شود و به صورت باران‌هایی از یاقوت مایع به سطح سیاره می‌افتد.
نزدیکی این سیارات غول‌پیکر به ستاره مادرشان و قرار گرفتن تحت «قفل گرانشی» می‌تواند منجر به فشردگی آنها به شکل توپ فوتبال آمریکایی شود. این امر در سیاره فراخورشیدی WASP-103b قابل مشاهده است که تقریبا دو برابر مشتری اندازه دارد و در کمتر از یک روز زمینی به دور ستاره خود می‌چرخد.
بخشی از اهداف تلسکوپ جیمز وب که در موقعیت یک میلیون مایلی زمین قرار دارد، بررسی محیط و جو این سیارات خشن خواهد بود.
ابر زمین‌ها
برخی از سیارات خارج منظومه‌ای که تلسکوپ جیمز روی آنها مطالعه می‌کند، احتمالا از بسیاری جهات شبیه به زمین خواهند بود و قطعا به اندازه مشتری‌های داغ، اجرام تحقیقاتی جذابی به شمار می‌روند. دسته مهمی از سیارات فراخورشیدی که توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب مورد مطالعه قرار می‌گیرند، به اصطلاح «ابر زمین» نامیده می‌شوند. منظورمان جهان‌هایی است که می‌توانند تا 10 برابر، جرم بیشتری نسبت به زمین داشته باشند، اما همچنان از غول‌های یخی مانند نپتون یا اورانوس سبکتر هستند.
یکی از دسته‌های سیاره‌ای که در منظومه شمسی وجود ندارد، همین ابر زمین‌ها هستند که اصولا نباید ساختار همه آنها را سنگی فرض کرد؛ بلکه می‌توانند از گاز یا حتی مخلوطی از گاز و سنگ تشکیل شده باشند. ناسا می‌گوید در بین سیاره‌هایی که محدوده‌ی جرمی 3 تا 10 برابری زمین دارند، احتمالا طیف گسترده‌ای از سیارات، مانند سیارات پوشیده از آب، سیارات گوله برفی یا سیاراتی که مانند نپتون از گاز متراکم تشکیل شده‌اند، وجود داشته باشد.
دو ابر زمینی که برای اولین بار توسط جیمز وب زیر نظر قرار می‌گیرند، «55 Cancri e» پوشیده از گدازه که سیاره‌ای به ظاهر سنگی در فاصله 41 سال نوری و «LHS 3844b» که دو برابر زمین است و ظاهرا سطح سنگی مشابه ماه دارد، اما فاقد جو قابل توجهی است.
به نظر می‌رسد که هر دوی این جهان‌ها غیرقابل سکونت هستند، اما سیارات فراخورشیدی دیگری هم توسط تلسکوپ جیمز وب مورد مطالعه قرار خواهد گرفت و این ابر زمین‌ها می‌توانند چشم‌انداز امیدوارکننده‌تری از وجود حیات در مناطق دیگر کهکشان راه شیری را ارائه دهند.
منظومه TRAPPIST-1
در جریان اولین چرخه عملیاتی، تلسکوپ جیمز وب از فاصله‌ای نزدیک به منظومه TRAPPIST-1 که در فاصله 41 سال نوری از زمین قرار دارد، نگاه خواهد کرد. چیزی که این منظومه سیاره‌ای کشف شده در سال 2017 را خارق‌العاده می‌کند، قرار داشتن هفت سیاره سنگی آن در منطقه قابل سکونت ستاره‌شان است. این موضوع TRAPPIST-1 را به بزرگترین خوشه از جهان‌های زمین مانند با پتانسیل سکونت انسان تبدیل می‌کند.
اخترشناسان منطقه قابل سکونت در اطراف یک ستاره را به عنوان منطقه‌ای که دما اجازه وجود آب به صورت مایع را می‌دهد، تعریف می‌کنند. از آنجایی که این منطقه نه خیلی گرم و نه خیلی سرد است و آب می‌تواند در حالت مایع وجود داشته باشد، اغلب با اسم علمی «منطقه گُلدی‌لاکس» (کمربند حیات) شناخته می‌شود.
با این حال، قرارگیری یک سیاره در این منطقه، قاعدتا به معنای سکونت پذیری آن نیست. زهره و مریخ هر دو در منطقه قابل سکونت خورشید قرار دارند و هیچکدام – به دلایل متفرقه – نمی‌توانند میزبان حیات باشند. به عنوان مثال مریخ، سالهاست که اتمسفر و مگنتوسفر (میدان مغناطیسی مرکزی) خود را که زمانی می‌توانست از تخریب مولکول‌های آلی پیچیده در برابر تشعشعات مخرب خورشید محافظت کند، از دست داده است.
انجمن سیاره‌ای اعلام کرده است که عوامل دیگری مانند قدرت بادهای خورشیدی، چگالی سیاره، تعداد قمرهای بزرگ، جهت مدار سیاره و چرخش سیاره (یا فقدان آن) همگی می‌توانند فاکتورهای کلیدی در تعیین سکونت پذیری یک سیاره باشند.
تلسکوپ جیمز وب اتمسفر سیارات TRAPPIST-1 را به دقت بررسی خواهد کرد و به این سوال پاسخ می‌دهد که آیا این سیارات، محیط مناسبی برای زندگی انسان خواهند بود یا خیر. تیم‌های تحقیقاتی مختلف با استفاده از این تلسکوپ تلاش می‌کنند تا مولکول‌های آلی و آب را در جو این سیارات کشف و ثابت کنند که شاید حیات از همین حالا هم در آنجا وجود دارد.
مولکول‌های حیاتی و تولد سیاره‌ای
یکی از مزایایی که نمای فروسرخ تلسکوپ جیمز وب از کیهان ارائه می‌دهد، توانایی بررسی ابرهای متراکم و عظیم گاز و غبار بین ستاره‌ای است. شاید این موضوع در ابتدا هیجان‌انگیز به نظر نرسد، اما با در نظر گرفتن این مکان‌ها به عنوان زادگاه ستارگان و سیارات، نظرتان کاملا عوض می‌شود. از این نقاط با اسم «مهد ستاره‌ای» هم یاد می‌شود.
این مناطق از فضا در طیف نور مرئی قابل مشاهده نیستند، زیرا محتوای گرد و غباری، باعث مات شدن آنها می‌شود. در عوض این غبار اجازه می‌دهد تا تابش الکترومغناطیسی با طول موج فروسرخ حرکت کند. این بدان معناست که تلسکوپ جیمز وب قادر خواهد بود مناطق متراکم این ابرهای گازی و غباری را هنگام فروپاشی و تشکیل ستارگان مطالعه کند.
علاوه بر این، تلسکوپ فضایی مذکور قادر به بررسی دیسک‌های غباری و گازی است که ستاره‌های نوزاد را احاطه کرده و سیارات را به وجود می‌آورند. این موضوع نه تنها چگونگی شکل‌گیری سیارات منظومه شمسی – از جمله زمین – را آشکار می‌کند، بلکه می‌تواند نحوه پراکندگی مولکول‌های آلی لازم برای زندگی در این به اصطلاح «دیسک‌های پیش سیاره‌ای» را نشان دهد.
یک مهد ستاره‌ای بخصوص وجود دارد که محققان ناسا قصد بررسی و پرداختن به آن را دارند تا پاسخی برای سوال‌های پیشرو پیدا کنند.
ستون‌های آفرینش
«ستون‌های آفرینش» یکی از چشمگیرترین و زیباترین مناظر کیهانی کشف شده توسط بشر هستند. اما علیرغم قدرت رصدی غیرقابل انکار تلسکوپ فضایی هابل – که تصاویر زیبایی از ستون‌های آفرینش (مانند تصاویر بالا) ثبت کرده است – بشر تا قبل از ارسال تلسکوپ جیمز وب، فقط تا حد معینی به عمق این برج‌های گاز و غبار که چندین سال نوری ارتفاع دارند، نفوذ کرده است.
این پدیده‌ی کیهانی با ستون‌های ماتش در سحابی عقاب و فاصله‌ی 6500 سال نوری از زمین در صورت فلکی مار قرار دارد و محل ایجاد ستاره‌هایی متراکم تلقی می‌شود. پیش از این تلسکوپ هابل قادر بوده تا برای جمع‌آوری جزئیاتی درباره‌ی فرآیند تولد ستارگان در این ستون‌ها، از نور مرئی و مادون قرمز جهت عکسبرداری استفاده کند.
نور مادون قرمز برای مشاهده‌ی فرآیندهایی که در ستون‌های آفرینش رخ می‌دهند، لازم و ضروری است؛ زیرا نور مرئی نمی‌تواند به غبار متراکم این سحابی نفوذ کند.
هابل برای تصویربرداری در ناحیه‌ی نور مرئی بهینه شده است و با این حال توانسته تصاویر مادون قرمز خیره‌کننده‌ای از این ستون‌ها ثبت کند که برخی از ستارگان جوان را درون خود جا داده است. همین موضوع باعث هیجان تیم جیمز وب شده است؛ زیرا آنها قادر خواهند بود به کمک تلسکوپ قدرتمندشان، نگاه دقیق‌تری به این منطقه جذاب بیندازند.
مشتری، حلقه‌ها و قمرهایش
در حالی که بسیاری از مشاهدات تلسکوپ جیمز وب به اجرام دور دست و خارج منظومه‌ای مربوط می‌شود، اما مطالعاتی هم برای اجرام فضایی نزدیک‌تر در نظر گرفته شده است. منظومه شمسی هنوز هم اسرار زیادی را در خود جای داده که باید حل و فصل شوند.
یکی از اهداف تلسکوپ جیمز وب در منظومه شمسی به بزرگترین سیاره آن، یعنی غول گازی مشتری مربوط می‌شود. به گفته ناسا، تیمی متشکل از 40 محقق برنامه‌ی تحقیقاتی را پیگیری می‌کنند تا مشتری، حلقه‌ها و دو قمر آن، یعنی «گانیمد» و «آیو» را مورد مطالعه قرار دهد.
این مورد یکی از اولین تحقیقات تلسکوپ جیمز وب، درون منظومه شمسی خواهد بود و نیاز به کالیبره شدن تلسکوپ دارد تا بتواند در عین غلبه بر روشنایی بالای مشتری، به مشاهده سیستم حلقه‌ای بسیار کم نور آن بپردازد.
تیم محققانی که روی مشتری کار می‌کنند، باید چرخه 10 ساعته شبانه‌روز در این سیاره را نیز در نظر بگیرند. یکی شاخص‌ترین نقاطی که نیاز به مطالعه بیشتر دارد، «لکه سرخ بزرگ» است که به عنوان بزرگترین طوفان در منظومه شمسی شناخته می‌شود و به اندازه‌ای بزرگ و عمیق است که می‌تواند کل زمین را ببلعد (قطر 3 برابر زمین).
موارد مطالعاتی دیگر اخترشناسان شامل، دلیل تغییرات دمای اتمسفر در بالای لکه سرخ بزرگ، ویژگی‌های حلقه‌های کم‌نور مشتری و احتمال وجود اقیانوس آب شور زیر سطح قمر گانیمد می‌شود.
لازم به ذکر است که دیگر اهداف تلسکوپ جیمز وب در منظومه شمسی، به اندازه مشتری، برجسته و مهم نیستند.
شهاب سنگ‌ها و اجرام نزدیک زمین
یکی از مهمترین اهداف تلسکوپ جیمز وب در منظومه شمسی، مطالعه‌ی سیارک‌ها و دیگر اجرام کوچک منظومه شمسی در طیف فروسرخ خواهد بود.
این ماموریت شامل مواردی می‌شود که ناسا در دسته‌ی «اجرام نزدیک به زمین» (NEO) طبقه‌بندی کرده است. بعضی از دنباله‌دارها و سیارک‌ها توسط جاذبه گرانشی سیارات مجاور به سمت مدارهایی هدایت می‌شوند که به آنها اجازه‌ی ورود به همسایگی زمین را می‌دهد و در نتیجه در دسته‌ی نئو قرار می‌گیرند.
تلسکوپ جیمز وب به انجام مشاهداتی فروسرخ از سیارک‌ها و نئوهایی که توسط تلسکوپ‌های زمینی یا فضایی معمولی قابل مشاهده نیستند، می‌پردازد.
هدف از این تحقیقات سیارکی، مطالعه جذب و انتشار نور از سطح این اجسام است که به کشف ترکیب آنها کمک می‌کند. ضمنا این تلسکوپ قدرتمند به اخترشناسان اجازه می‌دهد تا شکل شهاب سنگ‌ها، محتوای غبار و نحوه‌ی انتشار گاز آنها را بهتر دسته‌بندی کنند.
مطالعه سیارک‌ها برای دانشمندانی که هدفشان درک تولد منظومه شمسی و سیارات آن در 4.5 میلیارد سال پیش است، حیاتی و ضروری محسوب می‌شود. زیرا این سیارک‌ها از مواد «دست‌نخورده» و خالصی تشکیل شده‌اند که در زمان شکل‌گیری سیارات وجود داشته و با فرار از گرانش سیارات، به تشکیل اجسام کوچکتر ختم شده‌اند.
همراه با مطالعه تولد سیارات، ستارگان و اولین لحظات تشکیل کهکشان‌ها، این ماموریت، یکبار دیگر ثابت می‌کند که تلسکوپ جدید ناسا به بررسی بعضی از اساسی‌ترین اسرار منظومه شمسی هم خواهد پرداخت.
