تلسکوپ فضایی جیمز وب، اولین انفجار ابرنواختر خود را ثبت کرد

تنها چند روز پس از آغاز عملیات تلسکوپ فضایی جیمز وب، این تلسکوپ توانست اولین ابرنواختر خود را رصد کند.

بر اساس گزارش‌ها، تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) یک انفجار ستاره‌ای را در فاصله سه تا چهار میلیارد سال نوری از زمین رصد کرده است. کهکشانی که تلسکوپ جیمز وب در آن ابرنواختر را رصد کرد، در سال 2011 توسط تلسکوپ فضایی هابل رصد شد، اما این ابرنواختر پیدا نشد. کهکشانی که این ابرنواختر در آن قرار داشت حدود 3 میلیارد سال نوری از زمین فاصله دارد و پرتو درخشان آن توسط تلسکوپ جیمز وب که به تازگی عملیاتی شده است، گرفته شده است.

این اولین باری است که تلسکوپ انفجار یک ستاره در حال مرگ را رصد می‌کند. ستارگانی با جرم کم یا متوسط، مراحل پایانی زندگی خود را به صورت غول‌های سرخ به آرامی و بدون هیچ انفجاری سپری می‌کنند، اما ستارگان بسیار پرجرم که حتی از خورشید نیز بزرگ‌تر هستند، به روشی عجیب می‌میرند و به اجرامی با ویژگی‌های باور نکردنی تبدیل می‌شوند که به آن‌ها ابرنواختر گفته می‌شود. اَبَرنُواَختَر (Supernova) به یک انفجار عظیم و درخشان ستاره‌ای گفته می‌شود که پدیده‌ای بسیار نادر است.

این انفجار زمانی رخ می‌دهد که یک ستاره‌ی پرجرم که در حال مرگ است، سوختش به پایان رسیده و شروع به خاموش شدن می‌کند. در این حین ستاره به‌طور ناگهانی منفجر شده و مقدار زیادی نور تولید می‌کند.

با این اتفاق، ستاره ماده خود را به سوی فضا پرتاب کرده و همین موضوع سبب می‌شود درخشندگی آن به مدت چند روز از کل یک کهکشان بیشتر باشد. این درخشندگی گاهی به قدری پایدار است که هنوز هم می‌توان بقایای درخشان ستاره‌های منفجر شده در صدها سال پیش را حتی با چشم غیر مسلح مشاهده کرد.

در کهکشان راه شیری، طی هر قرن یک یا دو ابرنواختر رخ می‌دهد که برخی از آن‌ها در غبار کهکشان پنهان می‌شوند و قابل رویت نیستند. ابرنواختر کپلر آخرین ابرنواختر بود که در سال 1604 میلادی در کهکشان ما دیده شد. برخلاف این تعداد کم ابرنواختر در کهکشان راه شیری، اخترشناسان تعداد بسیار بیشتری را در دیگر کهکشان‌ها یافته‌اند.

تمام شدن سوخت ابرنواختر ها باعث کاهش فشار درون آن‌ها می‌شود و در طی آن مواد ستاره‌ای قبل از انفجار شدید به اندازه حداقل پنج برابر جرم خورشید که حدود 333000 برابر جرم زمین است، منبسط می‌شوند. این انفجار مقدار زیادی زباله و ذرات آزاد می‌کند.

این انفجار ستاره‌ای رصد شده توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب، در کهکشان SDSS.J141930.11+5251593 رخ داده است. تصاویر تلسکوپ جیمز وب نشان می‌دهد که یک جسم در یک بازه زمانی 5 روزه کم نور می‌شود. مایک انگلزر از موسسه علمی تلسکوپ فضایی (STScI) ادعا می‌کند که تلسکوپ جیمز وب برای تشخیص ابرنواختر های جدید طراحی نشده بود، بنابراین این کشف بسیار هیجان انگیز است.

این ابرنواختر بالقوه توسط دوربین فروسرخ نزدیک (NIRCam) در تلسکوپ وب ثبت شد. این طیف از لبه مرئی (0.6 میکرومتر) تا نور نزدیک به مادون قرمز (5 میکرومتر) را پوشش می‌دهد و می‌تواند برای شناسایی منشأ اولین ستاره‌ها و کهکشان‌ها استفاده شود. NIRCam مجهز به تاج‌نگار است، ابزاری که به اخترشناسان اجازه می‌دهد از اجرام پرنور مرکزی مانند منظومه‌های ستاره‌ای با نور بسیار کم اطرافشان یا رویدادهای انفجار ستاره‌ای مانند ابرنواختر ها عکس بگیرند.

ابرنواختری که توسط جیمز وب مشاهده شده، مرگ ستاره‌ای با عمر ۳ تا ۴ میلیارد ساله را نشان می‌دهد، اما در آینده می‌توان به رصد ستاره‌های قدیمی‌تر نیز امیدوار بود. مایک وب، رهبر تیم این تلسکوپ درباره‌ی رصد این ابرنواختر گفت: «فکر می‌کنیم که ستارگان در چند میلیون سال اول جهان برخلاف ستارگانی که الان داریم، تقریباً به‌طور کامل از هیدروژن و هلیوم ساخته شده بودند. اندازه آن‌ها غول‌آسا و حدود ۲۰۰ تا ۳۰۰ برابر خورشید ما بود و مطمئناً زندگی کوتاهی داشته‌اند.»

تلسکوپ جیمز وب که قادر به ثبت تصویر ابرنواختر است

انگزل اشاره می‌کند که عکاسی از این ابرنواختر یک خوش شانسی برای تلسکوپ فضایی جیمز وب بوده است. ستاره در حال مرگ یک نقطه روشن کوچک در تصویر است که در تصویر تلسکوپ فضایی هابل 2011 از کهکشان وجود ندارد. انگزل و تیمش از نرم‌افزاری استفاده کردند که می‌تواند تفاوت‌هایی را در تصاویر که باعث ایجاد نقاط روشن می‌شود، تشخیص دهد.

تنها پس از گذشت یک هفته از آغاز فعالیت، تلسکوپ جیمز وب با ثبت غیر منتظره تصویر این ابرنواختر توانست هزینه هنگفتی که در ساخت آن استفاده شده بود را توجیه کرد. در 12 جولای، تیم تلسکوپ وب اولین تصاویر رسمی از اعماق فضا را منتشر کردند. یک هفته بعد، دانشمندان اعلام کردند که یک کهکشان 13.5 میلیارد ساله را کشف کرده‌اند که قدیمی‌ترین کهکشان در جهان محسوب می‌شود که در حال حاضر برای انسان قابل مشاهده است.

این کهکشان که با نام GLASS-z13 (GN-z13) شناخته می‌شود، تنها 300 میلیون سال پس از انفجار بزرگ، که 13.8 میلیارد سال پیش رخ داد، شکل گرفته است. رکورددار قبلی، کهکشان GN-z11 بود که توسط تلسکوپ هابل در سال 2015 کشف شد و قدمت آن به 400 میلیون سال پس از تولد کیهان باز می‌گردد. تلسکوپ جیمز وب از دوربین مادون قرمز نزدیک (NIRCam) برای تصویربرداری از ظاهر کهکشان GN-z13 استفاده کرد. در حین کاوش در ناحیه کهکشان GN-z13، تلسکوپ وب کهکشان GN-z11 را نیز کشف کرد.

به گزارش مجله نیوساینتیست، دانشمندان دانشگاه هاروارد و مرکز اخترفیزیک اسمیتسونیان متوجه شده‌اند که اگرچه این کهکشان‌ها قدیمی هستند، اما همه آن‌ها اندازه‌ای بسیار کوچک‌ دارند. قطر کهکشان GN-z13 حدود 1600 سال نوری است، در حالی که قطر کهکشان GLASS z-11 به 2300 سال نوری می‌رسد. در مقایسه، کهکشان ما حدود 100000 سال نوری وسعت دارد. این تیم همچنین خاطرنشان می‌کند که این کهکشان‌ها با غرق کردن ستارگان در مناطق خود رشد می‌کنند.

چگونه می‌توان تصویر تلسکوپ از کهکشان پنج‌قلوی استفان را تفسیر کرد؟

در میان اولین تصاویری که توسط تلسکوپ جیمز وب منتشر شد، چشمگیرترین تصویر میان آن‌ها مربوط به پنج قلوی استفان (Stephan’s Quintet) است. پنج قلوی استفان، شامل پنج کهکشان است که در صورت فلکی اسب بالدار دیده می‌شوند.

این گروه از کهکشان‌ها در سال ۱۸۷۷ توسط ادوارد استفان در رصدخانه مارسی کشف شد. درخشان‌ترین کهکشان بین این پنج عضو ان‌جی‌سی ۷۳۲۰ است. در این مجموعه کهکشانی فشرده، چهار مورد از آن‌ها به هم نزدیک هستند و دانشمندان گمان می‌کنند آن‌ها روزی با یکدیگر ادغام شوند.

از میان تمام مجموعه‌های فشرده کهکشانی، پنج‌گانه استفان بیشترین جذابیت را برای مطالعات علمی دارد. این کهکشان همچنین سرنخ‌های مهمی از چگونگی رشد و تکامل گاز، ستاره‌ها و ماده تاریک ارائه می‌دهد. در تصویر منتشر شده توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب، چهار کهکشان در سمت راست به‌طور محکم توسط گرانش به هم متصل شده‌اند.

کهکشان پنجم که از سایر قل‌های خود جدا افتاده، کهکشان آبی‌ رنگ NGC 7320 نام دارد و به‌‌راحتی قابل تشخیص است. کهکشان‌‌های درحال برخورد شامل NGC 7319، 7318A، 7318B و 7317 هستند که یک نمای زردرنگ و دنباله‌‌ها و حلقه‌هایی را در اطراف خوددارند که تحت تأثیر جزرومدهای گرانشی رشد کرده‌‌اند. در اینجا میلیاردها ستاره از هم جدا می‌شوند و به جریان‌های غول پیکر تبدیل می‌شوند. جالب اینجاست که همین فعل و انفعالات است که پنج قلوی استفان را به یک کهکشان غول پیکر تبدیل می‌کند. به نظر می‌رسد که این مورد در حال حاضر با کهکشان‌های منفرد در تعادل است.

مانند هر تصویر گرفته شده از کهکشان، تصویر منتشر شده از کهکشان استفان کوینتت تلسکوپ وب نیز می‌تواند اطلاعات بی‌شماری را در اختیار دانشمندان عرصه هوا فضا قرار دهد. با این حال، در مقیاس بزرگ‌تر، می‌توانیم هفت نقطه روشن را شناسایی کنیم که به ما در درک این صحنه‌های شگفت‌انگیز جهان کمک می‌کنند.

نقاط درخشانی که به ما در درک صحنه‌های شگفت‌انگیز ثبت شده توسط تلسکوپ جیمز وب کمک می‌کنند

1. نور مربوط به پنج‌گانه استفان: کهکشان ان‌جی‌سی ۷۳۲۰ تنها 40 میلیون سال نوری از زمین فاصله دارد. 4 کهکشان دیگر از نظر فیزیکی به هم مرتبط هستند و حدود 290 میلیون سال نوری از منظومه شمسی ما فاصله دارند. در تصاویر تلسکوپ وب از این کهکشان نزدیک‌تر، بافت‌های ظریفی قابل مشاهده هستند.

2. نور ستارگان کهکشان راه شیری: ستارگان کهکشان ما مانند تزئینات درخشانی هستند که در پیش‌زمینه تصویر گنجانده شده‌اند. ظاهر نوک تیز آن‌ها به دلیل پخش نور در نزدیکی لبه‌های شش ضلعی تلسکوپ وب ایجاد شده است.

3. نور کهکشان NGC 7319: روشنایی این نور درخشان از مرکز کهکشان NGC 7319 معادل 40 میلیون برابر خورشید است. ابزارهای طیف سنجی تلسکوپ وب قادر به تشخیص نور از این جریان مواد بودند. تصویر منتشر شده همچنین نشانه‌هایی از گازهای گرم و سرد و پوششی از گرد و غبار میکروسکوپی سیلیس را نشان می‌دهد.

4. درخشش کهکشان‌های دور: علاوه بر پنج‌گانه باشکوه استفان، تصاویر صدها کهکشان دیگر از کیهان‌های دورتر «به طور تصادفی» در تلسکوپ وب ثبت شده‌اند. این تصاویر نقشه کوچک کیهانی را پر کرده و حساسیت و دقیق بودن فوق‌العاده تلسکوپ جیمز وب را ثابت می‌کنند. کهکشان‌هایی حاوی صدها میلیارد ستاره و جهان دیگر در این تصاویر قابل رصد هستند.

5. دم‌های درخشان حاوی میلیاردها ستاره توسط گرانش جزر و مدی از کهکشان‌ها دور می‌شوند. شاید این ستاره‌ها به تنهایی کهکشان‌های کوتوله جدیدی را تشکیل دهند، یا ممکن است فقط در فضای بین کهکشانی پراکنده شوند.

6. نور ناشی از برخورد‌های کهکشانی: همانطور که کهکشان‌ها با هم برخورد می‌کنند، گازهای بین کهکشانی درون این مجموعه‌ها نیز با یکدیگر مخلوط می‌شوند. گازی که در اثر برخوردهای کهکشانی تا میلیون‌ها درجه گرم شده است، مستقیماً در اینجا قابل مشاهده نیست. در عوض، تلسکوپ وب وضعیت درخشان و آشفته کهکشان‌ها پس از برخورد را ثبت کرده است.

7. تصویر اصلی که این تلسکوپ ثبت کرده است ترکیبی از تصاویر مجزاست که با رنگ‌های مادون قرمز متفاوت گرفته شده و قابلیت‌های منحصر به فرد تلسکوپ وب را نشان می‌دهد.