دانشمندان از دیدگاه های جدید ناسا وب از جهان شگفت زده می شوند

مجموع آنها نمایی جدید از جهان و نمایی از جهان است که دوباره ظاهر شده است.

جین ریگبی، اخترفیزیکدان در مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا در گرین‌بلت، مریلند و مدیر عملیات تلسکوپ می‌گوید: «همیشه آنجا بوده است. ما فقط باید یک تلسکوپ بسازیم تا ببینیم چه چیزی در آنجا وجود دارد.”

تلسکوپ وب – جانشین برجسته ناسا برای تلسکوپ فضایی هابل، با 30 سال قدمت و نزدیک به 10 میلیارد دلار در دست ساخت – برای دسترسی به این حوزه از تاریخ کیهانی، مطالعه اولین ستاره ها و کهکشان ها و جستجو برای جهان های نزدیک تر و بالقوه قابل سکونت مجهز شده است. این یک همکاری بین ناسا، آژانس فضایی اروپا و آژانس فضایی کانادا است.

جان ماتر، دانشمند ارشد پروژه تلسکوپ گفت: ما به دنبال اولین چیزهایی هستیم که از بیگ بنگ بیرون می آیند.

پرزیدنت بایدن بعدازظهر روز دوشنبه پیش نمایشی را ارائه کرد، زمانی که او آنچه را که مقامات ناسا و ستاره شناسان به عنوان عمیق ترین تصویر تاکنون از کیهان ستایش کردند، ارائه کرد، نشانه ای که احتمالاً قبل از پایان هفته با ارسال جریان داده های بیشتر از رایانه های ناسا، از آن عبور خواهد کرد.

این تصویر از یک خوشه ستاره ای دور به نام SMACS 0723، حضور کهکشان های دوردست پراکنده در آسمان را نشان داد. نور حاصل از آن کهکشان ها که در میدان دید توسط میدان گرانشی خوشه تقویت شده است، بیش از 13 میلیارد سال پیش منشا گرفته است.

نگاه کردن به فضا، نگاه به گذشته است. نور با سرعت ثابت 186000 مایل در ثانیه یا تقریباً شش تریلیون مایل در سال در خلاء فضا حرکت می کند. رصد یک ستاره در فاصله 10 سال نوری به معنای دیدن آن مانند 10 سال پیش است که نور از سطح آن خارج شد. هر چه یک ستاره یا کهکشان دورتر باشد، بزرگتر می شود و هر تلسکوپ را به نوعی ماشین زمان تبدیل می کند.

ستاره شناسان فرض می کنند که دورترین و قدیمی ترین ستارگان ممکن است با ستارگانی که امروزه می بینیم متفاوت باشند. اولین ستارگان از هیدروژن خالص و هلیوم به جا مانده از انفجار بزرگ تشکیل شده بودند و می توانستند بسیار بزرگتر از خورشید رشد کنند – و سپس به سرعت و به شدت به سیاهچاله های بسیار پرجرم از نوع که اکنون در مراکز اکثر کهکشان ها ساکن هستند فرو می ریزند.

تصاویر جدید در طول یک جشن یک ساعته در مرکز پرواز فضایی گدارد به میزبانی مایکل تالر، دستیار مدیر مرکز برای ارتباطات علمی منتشر شد و ویدیو در سراسر جهان قطع شد. چند مایلی از مؤسسه علمی تلسکوپ فضایی در بالتیمور، جمعیتی از ستاره شناسان با چشمک زدن تصاویر جدید روی صفحه، فریاد زدند، فریاد زدند و تکان می خوردند – شواهدی که نشان می دهد تلسکوپ آنها بهتر از چیزی که انتظار داشتند کار می کند.

یکی از مناظر آسمانی مادون قرمز پنتاگرام استفان، پنج کهکشان را در صورت فلکی پگاسوس نشان می‌دهد که به‌طور محتمل بسته شده‌اند. این چهار نفر آنقدر درگیر رقص جاذبه هستند که در نهایت با هم ادغام می شوند. در واقع، این تصویر رگه‌ای از غبار را نشان داد که وقتی دو کهکشان ستاره‌ها را از یکدیگر جدا کردند، در حال گرم شدن بود.

نمایی از سحابی حلقه جنوبی، بقایای یک ستاره در حال انفجار، نشانه هایی از مولکول های کربن پیچیده معروف به هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای یا PAH را نشان می دهد که در مرکز آن شناور هستند. چنین ذراتی در فضا حرکت می‌کنند و در ابرها مستقر می‌شوند و سپس ستاره‌ها، سیارات، سیارک‌ها و هر حیاتی که بعداً جوانه بزند، به دنیا می‌آیند.

بروس بالیک، استاد بازنشسته نجوم در دانشگاه واشنگتن، گفت: «تشکیل PAH در این ستارگان احتمالاً بخش بسیار مهمی از چگونگی آغاز زندگی است. “من شگفت زده ام.”

چشمگیرترین تصویر مربوط به سحابی کارینا بود، یک ابر چرخان عظیم از غبار که به عنوان یک مهدکودک ستارگان و خانه برخی از درخشان ترین و در حال انفجارترین ستاره های کهکشان راه شیری عمل می کند. این سحابی که در نور فروسرخ دیده می‌شود، شبیه صخره‌ای فرسایش‌یافته ساحلی است که صدها ستاره دارد که ستاره‌شناسان قبلاً هرگز آن‌ها را ندیده‌اند.

امبر استراون، معاون دانشمند پروژه تلسکوپ، با اشاره به ساختار خشن گفت: «مدتی طول کشید تا بفهمم در این تصویر به چه چیزی اشاره کنم.

دکتر استراگن افزود که او نمی تواند به اندازه سحابی پر از ستاره که سیاره های خود را دارد فکر کند.

او گفت: «ما انسان‌ها واقعاً به جهان متصل هستیم. ما در این صحنه از همین چیزها ساخته شدیم».

از ستاره شناسان و در مهمانی های رصد در سراسر جهان، رضایت و ستایش یکسانی وجود داشته است.

آلن درسلر، ستاره شناس رصدخانه کارنگی که در برنامه ریزی تلسکوپ 30 سال پیش نقش مهمی داشت، گفت: «این رویداد مرا غافلگیر کرد. “حدس می زنم آنقدرها هم که فکر می کردم خسته نیستم.”

او افزود: “رشد درک ما از جهان به همان اندازه که با هابل بود، خواهد بود و این واقعا چیزی را می گوید. ما در یک ماجراجویی بزرگ هستیم.”

تغذیه جنون در آسمان

تصاویر و سایر داده‌های منتشر شده در روز سه‌شنبه توسط تیم کوچکی از کارشناسان تصویربرداری و متخصصان اطلاع‌رسانی عمومی برای توانایی تصاویر در نشان دادن برد و قدرت تلسکوپ جدید – و دور انداختن جوراب‌های عمومی انتخاب شدند.

این نتایج در شش ماه آینده به دنبال نتایج مطالعات در برنامه‌های انتشارات علوم اولیه ناسا خواهد بود. برخی از نتایج، از جمله تصاویری از کهکشان‌های دورتر از آنچه بایدن در روز دوشنبه نشان داد، اواخر این هفته در دسترس خواهد بود. روز پنجشنبه، تمام داده های جمع آوری شده در طول آزمایش تلسکوپ و ابزارهای آن در دسترس قرار خواهند گرفت.

اکنون که تصاویر منتشر شده است، “یک ستاره شناس پیدا می شود که دیوانگی را تغذیه می کند!” گارث الینگورث، محقق دانشگاه کالیفرنیا، سانتا کروز، و آغازگر برنامه تلسکوپ چهار دهه پیش، در ایمیلی نوشت.

برنامه های علمی انتشار زودهنگام که برای شروع عصر وب در نظر گرفته شده است، شامل مطالعات منظومه شمسی، کهکشان ها، فضای بین کهکشانی، سیاهچاله های عظیم و تکامل ستارگان است.

مشتری و ماهواره های بی شمار آن، مانند اروپا، هدف ماموریت بعدی ناسا، تنها نقطه تمرکز خواهند بود. دو مطالعه دیگر به سیارات فراخورشیدی از جمله منظومه Trappist-1 در فاصله 40 سال نوری از ما، که در آن هفت سیاره به دور یک ستاره کوتوله قرمز کم نور می چرخند، اختصاص داده خواهد شد. سه تا از این سیاره ها سنگ هایی به اندازه زمین هستند که در منطقه قابل سکونت، جایی که آب می تواند در سطح وجود داشته باشد، در حال چرخش هستند.

خواب دیدن نور غیب

درست همانطور که تلسکوپ فضایی هابل نجوم را در سه دهه گذشته تعریف کرده است، ناسا از وب انتظار دارد که زمینه را برای نسل جدیدی از محققانی که مشتاقانه منتظر تاریخ خود با کیهان بوده اند، فراهم کند.

خیلی وقته که اومده آنچه که به عنوان نسل بعدی تلسکوپ فضایی آغاز شد، به یک تلسکوپ فروسرخ تبدیل شد که قادر به تشخیص گرما از قدیمی‌ترین ستاره‌ها و کهکشان‌های جهان بود.

همانطور که جهان منبسط می شود، اولین ستاره ها و کهکشان ها به سرعت از زمین دور می شوند که نور آنها به طول موج های طولانی تر و قرمزتر تبدیل می شود، درست همانطور که صدای آژیر آمبولانس با شتاب گرفتن به یک کنده پایین تر می رسد. نور دورترین و نزدیک‌ترین کهکشان‌ها و ستاره‌ها که زمانی آبی بودند، اکنون تابش حرارتی مادون قرمز است که برای چشم نامرئی است. تشعشعات کربن، ازن و سایر مولکول‌هایی که بسیار مورد توجه اخترزیست‌شناسان هستند نیز همین‌طور است.

یک کمیته برنامه ریزی اولیه به این نتیجه رسید که این تلسکوپ باید حداقل چهار متر قطر داشته باشد (قطر هابل تنها 2.4 متر بود) و نسبت به فروسرخ بسیار حساس باشد و هزینه آن یک میلیارد دلار خواهد بود. مدیر ناسا، دن گلدن، تحت تأثیر این ایده قرار گرفت، اما نگران بود که تلسکوپ چهار متری برای دیدن اولین ستاره ها خیلی کوچک باشد، بنابراین اندازه را به هشت متر افزایش داد.

با این حال، این تلسکوپ که اندازه آن دو برابر می شود، دیگر برای هیچ موشک موجود مناسب نیست. این بدان معناست که آینه تلسکوپ باید تاشو باشد و باید به فضا باز شود. ناسا سرانجام روی آینه ای به پهنای 6.5 متر مستقر شد که توانایی جمع آوری نور را هفت برابر هابل داشت.

علاوه بر این، تلسکوپ باید تا منفی 380 درجه فارنهایت خنک شود تا از گسیل ضعیف ستارگان دور توسط گرمای خود تلسکوپ جلوگیری شود. (یکی از ابزارها باید خنک‌تر، زیر 447 درجه فارنهایت و فقط چند درجه بالاتر از صفر مطلق باشد.) این با توقف دائمی تلسکوپ در پشت یک ضد آفتاب به دست آمد.

اما تمام چالش‌های توسعه و ساخت این ابزار همچنان باقی بود. در سال 1990، ناسا هابل را با یک آینه تحریف کننده به مدار فرستاد. آژانس که هنوز از این شرمندگی خشمگین بود، یک برنامه آزمایشی طولانی و گران قیمت برای تلسکوپ جدید طراحی کرد. قیمت به 8 میلیارد دلار افزایش یافت و در سال 2011، کنگره تقریباً این پروژه را لغو کرد.

دکتر درسلر به یاد می آورد: «وب تبدیل به طوفان کامل شد. “هرچه گران تر باشد، شکست نخوردن مهم تر است، که آن را گران تر می کند.”

در یکی از آزمایشات اولیه، سپر خورشید پاره شد. توماس زوربوخن، معاون مدیر ماموریت های علمی در ناسا می گوید: «وقتی با یک تلسکوپ 10 میلیارد دلاری کار می کنید، هیچ مشکل کوچکی وجود ندارد. تشخیص اینکه چه چیزی جسورانه است و چه چیزی نیست، دشوار است.

کریسمس برای ستاره شناسان

به گفته بیل اوکس که از سال 2011 مدیر پروژه تلسکوپ است، تلسکوپ وب تلاش ترکیبی از حدود 20000 مهندس، ستاره شناس، تکنسین و بوروکرات است. این تلسکوپ اکنون در نقطه ای به نام L2 به دور خورشید می چرخد، جایی که میدان های گرانشی ترکیبی از خورشید و زمین یک نقطه ثابت برای استراحت ایجاد می کنند. آینه آن، که از 18 شش ضلعی بریلیوم با روکش طلا ساخته شده است، به گل آفتابگردانی اشاره می کند که روی تیغه بیل غول پیکری قرار گرفته است – ضد آفتابی که تلسکوپ را خنک نگه می دارد و به سمت بیرون از ستاره ما اشاره می کند.

همه مشکلات وب در صبح کریسمس ناپدید شد، زمانی که تلسکوپ به طور بی عیب و نقص از گویان فرانسه به فضا پرتاب شد و تلسکوپ را از طریق صدها “نقطه شکست واحد” بالا برد و آن را با سوخت قابل مانور دو برابر کرد و پتانسیل برای یک حرفه 20 ساله در علم را دو برابر کرد. . همچنین ثابت شد که این آینه در تشخیص کوتاه‌ترین طول موج‌های نور، دو برابر بهتر از حد انتظار عمل می‌کند و توانایی تلسکوپ برای تجزیه و تحلیل را افزایش می‌دهد.

با پایان یافتن مهمانی گدارد در روز سه شنبه، دکتر زوربوخن و دکتر ماتر روی صحنه آمدند تا به تیمی که برای مدت طولانی و به خوبی با هم کار کرده بودند، تبریک و ادای احترام کنند. دکتر ماتر گفت که او هرگز نگران این نبود که تلسکوپ کار نکند. او افزود: «اگرچه احتمالاً باید این کار را می کردم.

دکتر زوربوخن پاسخ داد: “من برای نگرانی پول می گیرم.”