تلسکوپ جیمز وب؛ تاریخ کیهان را بازنویسی خواهد کرد
James Webb Telescope Space
تلفظ درست James Webb که در ویدئو به اشتباه «جیمز وب» گفته‌ام، «جِه‌یمز - وب» است. جمله «حدود 13.8 میلیارد سال پیش. از بیگ بنگ» را هم «13.8 میلیارد سال نوری» گفته‌ام که غلط است. درست آن 13.8 میلیارد سال زمینی است. چرا که بر اساس نگره مهبانگ، گیتی حدود 14 میلیارد سال (زمینی) پیش آغاز شده‌است.
از شنوندگان محترم پوزش می‌خواهم.
خانم‌ها و آقایان محترم سلام بر شما. سلامی چو بوی خوش آشنایی.
این بحث به «تلسکوپ فضایی جیمز وب» James Webb Telescope Space، اشاره دارد که قرار است روند پیدایش اولین ستاره‌ها، سیاه چاله‌ها و کهکشان‌ها را مُستند کند و نوری بر پرسش‌های بنیادین حیات و کائنات بیاندازد. جیمز وب (JWST) تاریخ کیهان را بازنویسی خواهد کرد. این تلسکوپ ۲۵ دسامبر ۲۰۲۱ (چهارم دی ۱۴۰۰) به فضا پرتاب شد و ۱۲ حولای ۲۰۲۲ (۲۱ تیر ۱۴۰۱)، نخستین تصاویر خود را از فضای بیکران به مدار زمین مخابره کرد. تصاویر جدیدی هم از «مشتری» گرفته که با عکسهای فضاپیمای «جونو» متفاوت است.
جونو Juno در چهارم ژوئیهٔ ۲۰۱۶ در مدار قطبی سیاره مشتری قرار گرفت.جونو دومین فضاپیمایی است که مدار مشتری را دور می‌زند؛ پس از فضاپیمای گالیله که از ۱۹۹۵ تا ۲۰۰۳ این سیاره را دور زد.
ــــــــــــــــــــــــــــــ
جیمز وب قرار است در آینده با چهار دستگاه «دوربین فروسرخ نزدیک»، «طیف سنج فروسرخ نزدیک»، «ادوات طیف سنج فروسرخ متوسط»، «تصویربردار فروسرخ نزدیک و طیف سنج بی لغزش) و «آینه طلایی ۱۸ تکه‌ای شش ضلعی شش‌و نیم‌متری»اش، تصاویری از عمق کیهان بگیرد و درک بشر را نسبت به عالم، اولین نور بعد از مهبانگ، منشا و تکامل کهکشان‌های نخستین، تولد و شکل‌گیری ستارگان و سیاره‌ها... و شرایط برای تشکیل حیات، ارتقا دهد.
ــــــــــــــــــــــــــــــ
نخستین تصاویر «رنگی» جیمز وب اهمیت بسیار دارد. چرا؟ چون دیدگاه ما را نسبت به کیهان برای همیشه تغییر داد. تصویری با هزاران کهکشان که کم‌نورترین اجرام هم در آن (با رنگ آبی، نارنجی و سفید) قابل رؤیت هستند. اولین عکس یک خوشه کهکشانی را نشان می‌دهد که گویی یک عدسی گرانشی است و نور کهکشان‌های دورتر را در یک اثر بزرگنمایی کیهانی، به سمت رصدخانه (جیمز وب) خم کرده، کهکشان‌های پس زمینه کم نور را در کانون توجه قرار می‌دهد. گویی خواب می‌بینیم. کهکشان پشت کهکشان پشت کهکشان. تصاویر ارسال‌شده، روشن‌ترین و عمیق‌ترین تصاویر مادون قرمزی است که تا کنون بشر توانسته از کیهان ببیند و مربوط به گذشته‌های دور دور دور است. حدود 13.8 میلیارد سال پیش. تصاویر مزبور از بیگ بنگ (انفجار بزرگ) فاصله زیادی ندارد. انگاری جیمز وب، عمیق‌تر و نزدیک‌تر از همیشه به بیگ بنگ خیره شده‌است.
...
چه ضرورتی دارد طرح اینگونه مباحث؟ تلسکوپ فضایی جیمز وب، چه دردی را از ما دوا می‌کند؟! پاسخ ساده این است که به‌روز می‌شویم و اندکی هم شده از روزمرّه‌گی و ژورنالیزم مبتذل سیاسی که معمولاً از دانش سیاسی تهی است، رها شده، به خود می‌آییم. در برابر این جهان پُر از زیبایی و شگفتی و راز، لحظاتی هم شده، از منبر کبر و غرور پایین آمده فروتنی پیشه می‌کنیم.
چه ضرورتی دارد طرح اینگونه مباحث؟ تلسکوپ فضایی جیمز وب، چه دردی را از ما دوا می‌کند؟! پاسخ ساده این است که به‌روز می‌شویم و اندکی هم شده از روزمرّه‌گی و ژورنالیزم مبتذل سیاسی که معمولاً از دانش سیاسی تهی است، رها شده، به خود می‌آییم. در برابر این جهان پُر از زیبایی و شگفتی و راز، لحظاتی هم شده، از منبر کبر و غرور پایین آمده فروتنی پیشه می‌کنیم.
چرا که درمی‌یابیم در این جهان بزرگ نقطه پرگار هم نیستیم!
...
صحبت از سال نوری شد. سال نوری چیزی حدود ۶۰ هزار برابر فاصلهٔ زمین تا خورشید است. بماند که در این جهان بیکران سال نوری نیز عددی نیست!
سال نوری Light-year طبق تعریف برابر است با مسافتی که نور در خلاء در مدت یک سال طی می‌کند. نور در ثانیه تقریباً ۳۰۰ هزار کیلومتر سرعت دارد، اگر یک سال را ۳۶۵ روز - بیش از ۸۶ هزار ثانیه - فرض کنیم، مقدار مسافت سال نوری معادل ۹ پتامتر (9Pm) می‌شود. عدد ۹ با ۱۵ صفر جلوی آن (تقریبا) ۹٬۴۶۰٬۷۳۰٬۴۷۲٬۵۸۰٬۸۰۰ متر. این مقدار مسافت یک‌سال نوری بود. حالا یکبار دیگر آنچه را پیشتر گفتم تکرار می‌کنم. تصاویر ارسال‌شده از تلسکوپ جیمز وب، روشن‌ترین و عمیق‌ترین تصاویر مادون قرمزی است که تا کنون بشر توانسته از کیهان ببیند و مربوط به گذشته‌های دور دور دور است. حدود 13.8 میلیارد سال پیش. از بیگ بنگ (انفجار بزرگ) فاصله زیادی ندارد. حیرت می‌کنیم.
...
صحبت از سال نوری شد. سال نوری چیزی حدود ۶۰ هزار برابر فاصلهٔ زمین تا خورشید است. بماند که در این جهان بیکران سال نوری نیز عددی نیست!
سال نوری Light-year طبق تعریف برابر است با مسافتی که نور در خلاء در مدت یک سال طی می‌کند. نور در ثانیه تقریباً ۳۰۰ هزار کیلومتر سرعت دارد، اگر یک سال را ۳۶۵ روز - بیش از ۸۶ هزار ثانیه - فرض کنیم، مقدار مسافت سال نوری معادل ۹ پتامتر (9Pm) می‌شود. عدد ۹ با ۱۵ صفر جلوی آن (تقریبا) ۹٬۴۶۰٬۷۳۰٬۴۷۲٬۵۸۰٬۸۰۰ متر. این مقدار مسافت یک‌سال نوری بود. حالا یکبار دیگر آنچه را پیشتر گفتم تکرار می‌کنم. تصاویر ارسال‌شده از تلسکوپ جیمز وب، روشن‌ترین و عمیق‌ترین تصاویر مادون قرمزی است که تا کنون بشر توانسته از کیهان ببیند و مربوط به گذشته‌های دور دور دور است. حدود 13.8 میلیارد سال پیش. از بیگ بنگ (انفجار بزرگ) فاصله زیادی ندارد. حیرت می‌کنیم.
ــــــــــــــــــــــــــــــ
تلسکوپ جیمز وب در فاصله 1.6 میلیون کیلومتری از زمین، در منطقه‌ای از فضا به نام دومین نقطه لاگرانژ، به دور خورشید می‌چرخد. در این فاصله، تلسکوپ در یک موقعیت ثابت نسبت به زمین و خورشید قرار می‌گیرد و حداقل سوخت مورد نیاز برای اصلاح مسیر را در اختیار دارد. تلسکوپ فضایی جیمز وب، از پیچیده‌ترین دستگاه‌هایی است که بشر تا کنون ساخته و قرار است در فواصلی بسیار دورتر از تلسکوپ فضایی هابل Hubble Space Telescope، جانشین آن شود.
از جیمز وب که بگذریم، تلسکوپ فضایی هابل که سال ۱۹۹۰ آغاز به کار کرد، یکی از مهم‌ترین ابزار ساخته شده در کل تاریخ علم و از پُرکاربُردترین تلسکوپ‌ها به‌شمار می‌آید.
تلسکوپ جیمز وب؛ که قرار است روند پیدایش اولین ستاره‌ها، سیاهچالهها و کهکشان‌ها را مُستند کند و نوری بر پرسش‌های بنیادین حیات و کائنات بیاندازد، بیاد رئیس ناسا در زمان پروژه‌های آپولو برای سفر به ماه، «جیمز وب» نامگذاری شده‌است. تلسکوپ مزبور بزرگترین و قدرتمندترین تلسکوپی است که تاکنون در فضا قرار گرفته‌است. جیمز وب؛ اتمسفر سیاره‌های دور را به دنبال نشانه‌های گازی بررسی می‌کند تا احتمال وجود حیات در آنها مشخص شود.
وزنی معادل با نصف وزن تلسکوپ هابل دارد اما مساحت آینه اصلی آن بیش از چند برابر آینه هابل است و نسبت به آن وضوح و حساسیت بسیار بالاتری را فراهم کرده، گستره وسیع‌تری از تحقیقات در زمینه‌های نجوم و کیهان‌شناسی را امکان‌پذیر نموده‌است، از جمله، مشاهده برخی از وقایع و اجرام دوردست در جهان، مانند شکل‌گیری و تکامل اولین کهکشان‌ها.
تلسکوپ جیمز وب، ستارگان و کهکشان‌ها را که میلیاردها سال نوری با ما فاصله دارند، به شکل رنگی تصویربرداری کرده و از «عمیق‌ترین و واضح‌ترین تصاویر فروسرخ» از دوران اولیه کیهان تا به امروز، رازگشایی خواهد شد. این تصویرها که بخشی از آن به زمین مخابره شده، نوید آغاز دورانی جدید را در علم اخترشناسی می‌دهند. اهداف دیگر تلسکوپ جیمز وب؛ فهم چگونگی شکل‌گیری ستارگان و سیاره‌ها و تصویربرداری مستقیم از سیاره‌های فراخورشیدی و نواخترها است.
ــــــــــــــــــــــــــــــ
تصور تاریکی مطلق در بدو پیدایش، آسان نیست. اشاره من به پیش از تولد ماده در بستر انرژی است، وقتی جز ظلمات نبود، نه ستاره‌ای، نه کهکشانی نه نوری. فهم عالم هستی پیش از برافروختن اولین ستاره، بین ۳۷۰ هزار تا یک‌میلیون سال بعد از مهبانگ.
چه بسا تلسکوپ جیمز وب؛ که تحولی بزرگ در دید انسان به سوی جهان هستی است، بتواند به دوردست‌ترین جاهای فضا بنگرد و به دورترین زمان‌ها برگردد، خیلی خیلی دور، تا نزدیک لحظه پیدایش.
کمی مکث کنیم.
راستی چگونه این دوران به پایان رسید و نور بر ظلمت پیروز شد؟
ــــــــــــــــــــــــــــــ
آینه اصلی تلسکوپ جیمز وب؛ از ۱۸ قسمت، آینه شش ضلعی تشکیل‌شده که در کل، آینه‌ای با قطر ۶٫۵ متر را تشکیل می‌دهند. قطعات آینه اصلی در پشت خود موتوری دارند که امکان جابجایی آنها و حتی تغییر انحنایشان را می‌دهد.
در واقع وظیفه این موتورها این است که ۱۸ تکه آینه مثل یک قطعه واحد عمل کنند. آینه مزبور بسیار بزرگ‌تر از آینهٔ هابل با قطر ۲٫۴ متر است. این تلسکوپ با این سطح انعکاسی فوق‌العاده و چهار ابزار فوق‌حساس، به نقطه‌ای کوچک در فضا چشم خواهد دوخت تا پرتو نوری را بییند که میلیاردها سال پیش در فضای لایتناهی سفر کرده‌است. نور نخستین ستارگان را که با هم اولین کهکشان را تشکیل دادند.
...
تلسکوپ فضایی هابل با به کاربردن نهایت توان خود می‌توانست کهکشان‌ها را در زمان نوجوانی‌شان رصد کند؛ اما با استفاده از تلسکوپ جیمز وب، مشاهده این کهکشان‌ها در زمان نوزادی‌شان امکان‌پذیر می‌شود. البته این کند‌وکاو تضادهای خاص خودش را دارد.
پژوهشگران می‌گویند تلسکوپ مزبور تا بتواند رصد کائنات را آغاز کند، باید ۳۴۴ مرحله سرنوشت‌ساز را با موفقیت پشت سر بگذارد.
ــــــــــــــــــــــــــــــ
آینه بزرگ تلسکوپ جیمز وب؛ مربعی از فلز بریلیوم دارد که کارائی آن برای بازتاب، اشعه مادون قرمز را به نهایت درجه می‌رساند؛ یعنی منعکس‌کردن ۹۸درصد نوری که از ستارگان دوردست می‌توانند ساطع شوند. جیمز وب؛ برخلاف هابل که طیف‌های اشعه فرابنفش، طیف مرئی و مادون‌قرمز را مشاهده می‌کند، در محدوده فرکانس پایین‌تری از نور مرئی با طول‌موج بلند از طریق مادون‌قرمز رصد خواهد کرد، که به آن امکان می‌دهد اجرام بزرگ انتقال به سرخ را مشاهده کند که برای هابل بسیار دور و قدیمی هستند.
ــــــــــــــــــــــــــــــ
جیمز وب چهار هدف کلیدی دارد: ۱- جستجوی نور از نخستین ستارگان و کهکشان‌هایی که پس از مهبانگ در کیهان شکل گرفتند. ۲- بررسی شکل‌گیری و تکامل کهکشان‌ها ۳- درک منظومه‌های سیاره‌ای و شکل‌گیری ستارگان ۴- مطالعهٔ سیستم‌های سیاره‌ای و خاستگاه پیدایش حیات.
این هدف‌ها را می‌توان با مشاهده در نور مادون قرمز نزدیک؛ به جای نور در قسمت مرئی طیف، به گونهٔ مؤثرتری انجام داد. به همین دلیل، ابزارهای آن، نور مرئی یا فرابنفش را مانند تلسکوپ هابل اندازه‌گیری نمی‌کنند، ولی ظرفیت بسیار بسیار بیشتری برای انجام اخترشناسی مادون قرمز خواهند داشت. گفته می‌شود جیمز وب می‌تواند آزمایشاتی انجام دهد که بشر زمینی را برای بررسی احتمال حیات در سیارات دوردست مجهز تر کند.
...
جیمز وب؛ برخلاف هابل نه در مدار زمین، بلکه در مدار خورشید (در فاصله بین ۳۷۴ هزار تا ۱.۵ میلیون کیلومتری از زمین) قرار خواهد گرفت. مسافتی که تقریبا چهار برابر دورتر از ماه و ۲۵هزار بار دورتر از نقطه استقرار تلسکوپ هابل است...
پرسش: تلسکوپ فضایی جیمز وب اساسا قرار است چه چیزی را رصد کند و چگونه قرار است این کار را انجام دهد؟
پاسخ: جیمز وب، تلسکوپی عمدتا مبتنی بر آشکارسازی امواج مادون قرمز است و بخش‌هایی از کیهان را می‌بیند که طیف به مراتب بزرگتری از این امواج را در بر‌می‌گیرد.
پرسش: نگاه‌کردن به کیهان، با عینک امواج مادون قرمز، چه سودی دارد؟
پاسخ: یکی از کارهایی که تلسکوپ‌های آشکارساز مادون قرمز مانند جیمز وب انجام می‌دهند این است که به ما این امکان را می‌دهند که به درون ابرهای متراکم نگاه کنیم و ببینیم پشت آن چه می‌گذرد. بعبارت دیگر بخش‌های پنهانی از کیهان را برای ما قابل مشاهده می‌کند که اصولا قابل مشاهده نیستند. همچنین مشاهده دوران نوزادی کیهان. یافتن سرنخ‌هایی درباره جهانی که در آن نخستین ستاره‌ها و کهکشان‌ها شکل گرفتند. آشکارسازی این بخش از امواج الکترومغناطیسی، یعنی طیف مادون قرمز می‌تواند اطلاعات بسیاری درباره ماهیت ماده تاریک، انرژی تاریک، سیاهچالهها و روند تکامل کهکشان‌ها در اختیار دانشمندان بگذارد.
نخستین تصویرهای جیمز وب
پانویس
نقاط لاگرانژی Lagrangian points
پیشتر اشاره شد تلسکوپ جیمز وب در فاصله 1.6 میلیون کیلومتری از زمین، در منطقه‌ای از فضا به نام دومین نقطه لاگرانژ، به دور خورشید می‌چرخد. توضیح کوتاهی پیرامون نقاط لاگرانژی. ژوزف لوئی لاگرانژ Joseph-Louis Lagrange، ریاضی‌دان و منجم ایتالیایی-فرانسوی، از بزرگترین ریاضیدانان تمام ادوار تاریخ است.
نقاط لاگرانژی به پنج نقطه در اطراف مدار دو جسم بزرگ گفته می‌شود. به‌طور معمول، چنین دو جسمی نیروی گرانشی نامتعادلی به یک نقطه اعمال می‌کنند که موجب تغییرات در مدار هرآنچه در آن نقطه باشد می‌شود. در نقاط لاگرانژی اما نیروهای گرانشی دو جسم بزرگ و نیروی جانب مرکز، با یک دیگر به تعادل می‌رسند. این می‌تواند نقاط لاگرانژی را به مکان‌هایی عالی برای ماهواره‌ها بدل سازد، چرا که به تصحیح‌های مداری کمتری برای حفظ مدار مورد نظر نیاز خواهد بود. مدارگَردهای کوچکی که در این نقاط قرار می‌گیرند، در حداقل دو جهت نسبت به مرکز جرم اجرام بزرگ در تعادل هستند. از توضیحات ریاضی می‌گذرم.
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
تلسکوپ فضایی جیمز وب کاوش در تاریک‌ترین و سردترین نواحی فضا را برای یافتن سرنخ‌هایی درباره اینکه چه نوع ترکیب‌های شیمیایی برای تشکیل سیارات، یا حتی پیدایش حیات، لازم است شروع خواهد کرد.
رصدخانه همه منظوره «لُو-وُویه‌ر»
Large UV Optical Infrared Surveyor (LUVOIR)
تکنولوژی نسل جدید تلسکوپ‌ها؛ ازجمله «لُو-وُویه‌ر» LUVOIR (نقشه‌بردار مادون قرمز نوری فرابنفش بزرگ)، با آینه ۱۵ متری، بسیار پیچیده تر و قوی تر از جیمز وب (JWST) برای پرتاب در اواسط دهه ۲۰۳۰ آماده می‌شود.
قطر آینهٔ هابل، ۲٫۴ متر و قطر آینه چیمز وب، ۶٫۵ متر است. لُو-وُویه‌ر، یک تلسکوپ فضایی چند طول موجی است و یکی از اهدافش مشخص‌کردن طیف وسیعی از سیارات فراخورشیدی است، بویژه آنهایی که ممکن است قابل سکونت باشند. این ماموریت آنقدر بزرگ است که «ناسا» آن را به چهار بخش تقسیم کرده تا با ریسک کمتری در تاخیر ماموریت روبرو شده، برنامه‌ها به خوبی پیش رود. لُو-وُویه‌ر LUVOIR می‌تواند چندین و چند طول موج مختلف را همزمان رصد کند و پدیده‌های کیهانی را آنطور که تا کنون دیده نشده‌اند، ببیند. این تلسکوپ قدرت دید فرابنفش، مرئی و مادون قرمز (فروسرخ) را داراست، قدرت Upgrade (آپگرید) دارد و می‌توان به آن تجهیزات نو سوار کرد. لُو-وُویه‌ر می‌تواند از ته و توی ابر کیهانی سردرآورَد و ناظر تولد اولین اجرام کیهان، اولین ستاره‌ها و اولین کهکشان‌ها باشد. لُو-وُویه‌ر، مثل جیمز وب در منطقه L2 (دومین نقطه لاگرانژ)، مستقر خواهد شد. اگر همه چیز به خوبی پیش برود تلسکوپ لُو-وُویه‌ر، خواهد توانست سیاراتی شبیه به زمین را (مشابهت نسبی به لحاظ جرم، اندازه و محور گردش) بیابد. سیاراتی که چه بسا مثل زمین موجودات زنده در آن جا باشد.
LUVOIR Mission | This Is What Comes After James Webb
https://www.youtube.com/watch?v=YH_w5StGoEY
░▒▓ همه نوشته‌ها و ویدئوها در آدرس زیر است:
...
همنشین بهار
برای ارسال این مطلب به فیس‌بوک، آیکون زیر را کلیک کنید:
facebook