نوشته بلاگ

تلسکوپ فضایی جیمز وب هر آنچه نیاز است بدانید

تلسکوپ فضایی جیمز وب در اکتبر ۲۰۲۱ به فضا پرتاب خواهد شد و به عنوان یکی از شاهکارهای ساخته دست بشر به آغاز جهان خواهد نگریست.

شاید ظاهر این تلسکوپ شما را به یاد Star Destroyers در استار وارز بیاندازد؛ تلسکوپی که تحولی در دانش ما در مورد فضا ایجاد خواهد کرد.

سال ۲۰۰۲ نخستین باری بود که گروهی از آژانس فضایی آمریکا در دیدار با گروهی از آژانس فضایی اروپا از پروژه‌ای بلندپروازانه صحبت کردند؛ ساخت تلسکوپی که راه هابل را ادامه دهد و به آغاز جهان بنگرد: تلسکوپ فضایی جیمز وب.

کاربرد تلسکوپ فضایی جیمز وب چیست و چه تفاوتی با تلسکوپ هابل دارد؟

تلسکوپ فضایی جیمز وب یا JWST که مدت‌ها است انتظار آن را می‌کشیم، در ماه اکتبر سال میلادی جاری (۲۰۲۱) به فضا پرتاب خواهد شد. اهمیت پرتاب و آغاز فعالیت جیمز وب از آن جهت است که با توجه به امکانات جدید این تلسکوپ، تحولی در رصد فضا رخ خواهد داد؛ تحولی که آغازگر فصلی جدید خواهد بود. سایه‌بان خورشیدی تلسکوپ که به اندازه یک زمین تنیس است و آینه اولیه ۶.۵ متری، مانند کشتی درون بطری، در درون موشک قرار می‌گیرد و پرتاب می‌شود. تلسکوپ JWST سی دقیقه پس از پرتاب از راکت جدا شده و در عرض یک روز در فضا مستقر می‌شود.

تلسکوپ فضایی جیمز وب مسئولیت تلسکوپ‌های پیشین مانند تلسکوپ فضایی کپلر، تلسکوپ فضایی اسپیتزر و صد البته تلسکوپ فضایی هابل را برعهده خواهد داشت.

این تلسکوپ پس از پرتاب بیش از ۱.۵ میلیون کیلومتر را طی می‌کند تا به نقطه پایدار جاذبه موسوم به لاگرانژ ۲ (L2) برسد. این نقطه روی خط مستقیم خورشید به زمین قرار دارد و بدین ترتیب JWST در مدار سالانه گردش زمین به دور خورشید مستقر می‌شود.

تلسکوپ فضایی جیمز وب، برخلاف تلسکوپ هابل که به دور زمین می‌چرخد و هر ۹۰ دقیقه در سایه آن قرار می‌گیرد، دیدی بدون مانع از جهان هستی خواهد داشت. اما از سوی دیگر، فاصله بسیار زیاد تلسکوپ از زمین بدین معنا است که ما توانایی سرویس و تعمیر آن را نخواهیم داشت.

تلسکوپ فضایی جیمز وب چه وظیفه‌ای بر عهده دارد؟

تلسکوپ فضایی جیمز وب ۶ ماه پس از پرتاب رصد جهان را آغاز خواهد کرد و بین ۵.۵ تا ۱۰ سال پس از پرتاب در نقطه L2 باقی خواهد ماند. دانشمندان امید دارند که این تلسکوپ بتواند دیدی از اوایل جهان به آن‌ها بدهد؛ اطلاعاتی که پیش از این نداشته‌ایم.

تلسکوپ فضایی جیمز وب یکی از بزرگ‌ترین و قدرتمندترین تلسکوپ‌ها است و انتظار می‌رود بینش جدیدی از هر مرحله از تاریخ جهان، از شکل‌گیری نخستین ابرهای غبار گرفته تا تشکیل منظومه شمسی در اختیار ما قرار دهد.

ناسا (NASA)، اسا (آژانس فضایی اروپا، ESA) و آژانس فضایی کانادا (CSA) که در ساخت این تلسکوپ مشارکت داشته‌اند، تاکید دارند که JWST، جانشین هابل است و نه جایگزین آن:

تلسکوپ فضایی هابل که سی سال پیش به فضا پرتاب شد، نخستین ابزار فضایی ما برای رصد جهان بود و دیدی بی‌سابقه از جهان به ما داد. هابل طول موج‌های مرئی، فرابنفش و مادون قرمز نزدیک را رصد می‌کند؛ اما جیمز وب طول موج های قرمز مرئی تا فروسرخ میانه را رصد می‌کند تا اطلاعات بیشتری از آغاز جهان به دست بیاورد.

این امر بدین دلیل است که وقتی نور ساطع شده از اجرام درخشان اولیه، در جهانی در حال انبساط سفر می‌کند، زمانی به ما می‌رسد که طول موج های آن کشیده شده یا به اصطلاح دچار red-shift شده است. این امر بدین معنا است که جهان اولیه تنها در قسمت مادون قرمز طیف قابل رصد است

چرا تلسکوپ فضایی جیمز وب مهم است؟

بسیاری از دانشمندان باور دارند که سیاره‌ای درست مانند زمین، در جهان هستی وجود دارد و در جستجوی آن هستند. JWST از تمامی پیشینیان خود قوی‌تر است و و نگاهی دقیق‌تر و عمیق‌تر به اعماق فضا خواهد داشت تا سیاره‌های کهکشان های دوردست را کشف کند. تلسکوپ وب ابزاری دارد که به کمک آن می‌توان اتمسفر سیارات را به منظور امکان حفظ حیات بررسی کرد.

البته تلسکوپ‌های بزرگ تری در سطح زمین وجود دارند، اما همانطور که از نام تلسکوپ فضایی جیمز وب بر می‌آید، این تلسکوپ در خارج از جو زمین قرار خواهد گرفت تا دیدی بدون مانع از جهان هستی فراهم کند.

۱)تلسکوپ فضایی جیمز وب قدرتمند است.

تلسکوپ فضایی وب جانشین تلسکوپ فضایی هابل است و در حدود ۱۰۰ برابر از آن قدرتمندتر است و آینه بزرگ‌تری نیز دارد. سطح جمع‌آوری نور بزرگ‌تر به این معنا است که وب بسیار فراتر از توان هابل می‌تواند به گذشته بنگرد. هابل در مداری نزدیک به زمین قرار گرفته است؛ اما جیمز وب در فاصله ۱.۵ میلیون کیلومتری از زمین خواهد بود.

۲)تلسکوپ وب نوعی ماشین زمان محسوب می‌شود.

تلسکوپ فضایی هابل با به کار بردن نهایت توان خود می‌توانست کهکشان‌ها را  در زمان نوجوانیشان رصد کند؛ اما با استفاده از تلسکوپ وب، مشاهده این کهکشان‌ها در زمان نوزادیشان امکان پذیر می‌شود.

تلکسوپ وب به دانشمندان امکان می‌دهد تا سیارک های دوردست و قمرهای آن‌ها را بررسی کنند تا در مورد نحوه تشکیل و تاریخچه منظومه شمسی به اطلاعات دقیق‌تری دست پیدا کنند.

گروه های پژوهشی امید دارند که با مشخص کردن تاریخچه ی برخی سیارک‌ها در مورد گذشته منظومه شمسی بیشتر بدانند و به اطلاعاتی که تاکنون از سایر تلسکوپ‌ها به دست آورده‌ایم، عمق بیشتری ببخشند.

۳) تلسکوپ فضایی جیمز وب به ما کمک می‌کند تصویری دقیق تر از جهان ترسیم کنیم.

تلسکوپ وب نمی‌تواند به صورت قطعی به ما بگوید که روی سیاره‌ای حیات وجود دارد؛ اما با ترسیم تصویر و نقشه‌ای دقیق تر از جهان، می‌تواند شواهدی ارائه کند که به عنوان مثال در یک سیاره فراخورشیدی اقیانوس وجود دارد. این امر به دانشمندان کمک می‌کند تا پژوهش‌های گسترده‌تری را برای دیتای دریافتی طراحی و اجرا کنند.

وب طول موج های فروسرخ را پایش خواهد کرد که اهیمت زیادی دارد؛ چرا که ستاره‌ها و سیارات تازه تشکیل شده در پس غبارهایی که نور مرئی را جذب می‌کند، پنهان شده‌اند، اما طول موج فروسرخ از این ابرهای غبار عبور می‌کند.

۴) تلسکوپ فضایی جیمز وب می‌تواند به ما کمک کند تا زمین بعدی را بیابیم.

گرچه برنامه‌هایی برای ساخت پایگاه‌های فضایی در دیگر سیارات منظومه شمسی مانند مریخ وجود دارد؛ اما یافتن زمینی دیگر در دیگر منظومه‌ها نیز امری حیاتی محسوب می شود. دانشمندان در تلاش هستند تا ذات انرژی تاریک در جهان را بررسی کنند و به کنه این اجرام قدیمی پی ببرند. شناسایی سیاراتی که به دور دیگر خورشید‌ها می‌چرخند، ما را در مسیر یافتن زمین بعدی یاری می‌کند.

۵) این تلسکوپ فضایی جهشی بزرگ محسوب می‌شود.

تلسکوپ جیمز وب این پتانسیل را دارد تا تمامی دانش ما را از نو بازنویسی کند؛ چرا که به طرز غیر قابل باوری دید و درک ما را از جهان تغییر خواهد داد. به واسطه این تلسکوپ فضایی قادر خواهیم بود چشم اندازی بهتر از جهانی که در آن زندگی می‌کنیم، داشته باشیم.

نورث روپ گرومان که وظیفه ساخت آینه‌های تلسکوپ را بر عهده داشته است، باید جهت انجام این کار، زمینی بزرگ‌تر را تهیه می‌کردند؛ چرا که تاکنون آینه‌ای به این عظمت و دقت ساخته نشده است.

تلسکوپ فضایی جیمز وب چه چیزی را کشف خواهد کرد؟

آینه بزرگ تر JWST می‌تواند ۶ برابر بیشتر از هابل نور جمع‌آوری کند و میدان دید آن ۱۵ برابر بیشتر از میدان دید دوربین و طیف سنج فروسرخ نزدیک هابل (NICMOS) است.

هدف اولیه تلسکوپ فضایی جیمز وب کاوش لحظات پس از بیگ بنگ یا به اصطلاح «پایان عصر تاریک» است؛ زمانی که جهان با نخستین نور از ستاره‌های تازه ایجاد شده روشن شد. این تلسکوپ باید قادر باشد تا ۱۰۰-۲۵۰ میلیون سال پس از بیگ بنگ را رصد کند. علاوه بر این، مانند هابل، تولد و شکل‌گیری کهکشان‌ها، تاثیرات سیاه‌چاله‌ها و منشا حیات را نیز بررسی خواهد کرد.

دانشمندان امیدوارند که تلسکوپ فضایی جیمز وب به ما در دریافت اندازه و ژئومتری جهان، ماده تاریک و انرژی تاریک و سرنوشت نهایی جهان هستی کمک کند.

رزولوشن بالای JWST دیدی بهتر از کهکشان راه شیری و کهکشان‌های همسایه به ما خواهد داد و آن طور که ESA بیان کرده است:

جیمز وب کاری را که هابل آغاز کرد، در ابعادی وسیع‌تر ادامه خواهد داد.

رزولوشن بالای این تلسکوپ فضایی به داشنمندان امکان می‌دهد تا نحوه شکل‌گیری سامانه‌های سیاره‌ای را نیز رصد و بررسی کنند.

تلسکوپ فضایی وب در جهت عمل به وظایف مشخص شده، چهار ابزار اصلی خواهد داشت:

• طیف‌سنجی فروسرخ نزدیک (NIRSpec) که می‌تواند به صورت همزمان ۱۰۰ جرم را رصد کند.
• دوربین فروسرخ نزدیک (NIRCam)
• دوربین و طیف‌سنج تلفیقی فروسرخ میانه (MIRI) به همراه یک سرد کننده که دمای دستگاه را منفی ۲۶۶ درجه سانتی گراد نگه می‌دارد؛
• سیستم هدایتی و تصویربردار میدان وسیع (FGS/NIRISS) که شامل تنظیماتی برای رصد سیاره‌های فراخورشیدی است.

در حال حاضر، پروژه‌های متنوعی برای بهره بردن از JWST تعریف شده است. یکی از این پروژه‌ها، رصد و بررسی اتمسفر سیارات فراخورشیدی سنگی و احتمالا زیست‌پذیر در سامانه ۷ سیاره‌ای (TRAPPIST-۱) است که ۳۹ سال نوری از زمین فاصله دارد.

این سامانه سیاره‌ای توسط تلسکوپ فضایی اسپیتزر کشف شده است. این تلسکوپ فضایی که در ژانویه ۲۰۲۰ بازنشسته شد، امواج فروسرخ را رصد می‌کرد.

تلسکوپ فضایی جیمز وب به احترام مدیر ناسا که ناظر بر آغاز پروژه آپولو بود، نامگذاری شده است و ساخت آن تاکنون، یک چهارم قرن به طول انجامیده است. دانشمندان امید دارند که تلسکوپ در تاریخ تعیین شده، اکتبر ۲۰۲۱، پرتاب شود.

تفاوت‌های تلسکوپ جیمز وب و هابل چیست؟

فاصله از زمین

هابل: ۵۷۰ کیلومتر

جیمز وب: ۱.۵ میلیون کیلومتر

امواج رصدشده

هابل: نور مرئی، فرابنفش، فروسرخ نزدیک (۰.۱-۲.۵ میکرون)

جیمز وب: نور مرئی تا فروسرخ میانه (۰.۶-۲۸.۵ میکرون)

اجرام رصد شده

هابل: کهکشان‌های کودک

جیمز وب: کهکشان‌های نوزاد

وزن

هابل: ۱۲۲۴۶ کیلوگرم

جیمز وب: ۶۵۰۰ کیلوگرم

قطر آینه اصلی

هابل: ۲.۴ متر

جیمز وب: ۶.۵ متر

اندازه

هابل: ۱۳.۲*۴.۲ متر

جیمز وب: ۲۲*۱۲ متر (فقط سایه بان)

اندازه تلسکوپ اصلی

هابل: مشابه اتوبوس مدرسه

جیمز وب: برابر با نیمی از بوئینگ ۷۳۷

دما

هابل: ۲۱ درجه سانتی گراد

جیمز وب: منفی ۲۳۰ درجه سانتی گراد