کتاب اسرار تلسکوپ فضایی جیمز وب (james webb)

عنوان کتاب: اسرار تلسکوپ فضایی جیمز وب (james webb)

نویسنده: امیر حضوری

در حدود ۴۰۰ سال قبل و با اختراع تلسکوپ، دریچه جدیدی به روی بشر گشوده شد. در میانه قرن بیستم میلادی و با ساخت رادیو تلسکوپ‌ ها، کهکشان‌ هایی در فاصله‌ های بسیار دور مشاهده شدند. برخورد کهکشان ‌ها با استفاده از تلسکوپ هابل به اثبات رسید. اکنون نوبت به تلسکوپ «جیمز وب» (James Webb) رسیده است. این تلسکوپ در تاریخ ۲۵ دسامبر سال ۲۰۲۱ معادل روز چهارم دی‌ ماه سال ۱۴۰۰ شمسی در ساعت ۱۲:۲۰ بعد از ظهر به وقت گرینویچ از مرکز فضایی «جیوآنا» (Guiana) به فضا پرتاب شد.

معرفی کتاب:

تلسکوپ چیست؟

تلسکوپ ها ابزاری هستند که برای دیدن اجسامی که در فاصله دور قرار دارند استفاده می‌شوند. از این ابزار اغلب برای مشاهده سیارات و ستارگان استفاده می‌شود. برخی از فناوری‌های نوری که در تلسکوپ‌ها استفاده می‌شوند برای ساخت دوربین‌های شکاری و دوربین‌های عکاسی نیز به کار می‌روند.

جیمز وب

در ابتدا قرار بود نام این تلسکوپ «نسل بعدی تلسکوپ فضایی» باشد، اما در سال ۲۰۰۲ نام جیمز وب برای آن انتخاب شد. بعد ها این نام‌گذاری مورد بحث قرار گرفت و بسیاری از دانشمندان با آن مخالفت کردند، اما ناسا در سپتامبر ۲۰۲۱ اعلام کرد که نام این تلسکوپ تغییر نخواهد کرد و به تمامی بحث‌ ها و مخالفت‌ های ایجاد شده، پایان داد.

مفهوم نقطه لاگرانژ چیست؟

در نقطه ‌های لاگرانژ، نیرو های گرانشی دو جسم بزرگ، مانند خورشید و زمین، برابر نیروی گریز از مرکز مورد نیازِ جسم کوچکی است که برای حرکت با دو جرم بزرگ‌تر، به آن نیاز دارد. فضاپیما ها از این نقاط برای کاهش مصرف سوخت استفاده می‌ کنند. لاگرانژ نام ریاضی‌دانی فرانسوی- ایتالیایی بود.

جیمز وب برای جمع‌آوری نور در طیف ‌های قرمز تا مادون قرمز میانی طراحی شده و این طول موج‌ ها در واقع در جو زمین مسدود می ‌شوند. وب با استفاده از یک آیینه غول پیکر ۶.۵ متری و سپر خورشیدی چند لایه که مانع تابش مادون قرمز ساطع شده از خورشید، زمین و ماه می‌شود، می‌تواند تصاویری را با وضوحی که مشاهده می ‌کنید تولید کند. این تصاویر در نوع خود منحصر به فرد است و تا کنون هیچ تلسکوپی در جهان موفق به برداشتن تصاویر مشابه نشده است.

دوربین مادون قرمز جیمز وب، یکی از چهار دوربین موجود در این تلسکوپ است و توانایی دیدن کهکشان‌ های دور را دارد. دلیل اینکه جیمز وب از دوربین مادون قرمز استفاده می ‌کند، این است که بتواند از میان لایه‌ های گاز و غبار غلیظ عبور کند و نوری را که از کهکشان ‌ها و ستاره های پشت سر اجرام آسمانی ساطع می ‌شود، در هوا بگیرد.

تلسکوپ فضایی جیمز وب چه وظیفه ‌ای 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 آن ‌ها بدهد، اطلاعاتی که پیش از این نداشته ‌ایم.

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

یک اشتباه و پایان کار

یک روز صبح در سال ۱۹۸۷، ریکاردو جیاکنی که در آن زمان مدیر مؤسسه علوم تلسکوپ فضایی (STScI) بود، از گارث ایلینگورث، معاون خود خواست درباره جانشین هابل فکر کند. ایلینگورث به کوانتا مگزین گفت «واکنش فوری این بود که آه، ما حتی هنوز هابل را پرتاب نکرده ‌ایم و میلیون ‌ها کار داریم که باید درباره آن انجام دهیم. تلسکوپ مشکلات بزرگ دارد، بنابراین چگونه می‌ توانیم به این مسئله هم فکر کنیم؟» جیاکنی گفت «به من اعتماد کن، باید زود دست به کار شوی، زیرا می‌ دانم انجام این کار مدت ها طول می ‌کشد.» هابل از حوالی سال ۱۹۷۰ در دست ساخت بود و در سال ‌های اولیه، نانسی رومن، اختر شناس ناسا پس از دهه‌ ها تلاش لایمن اسپیتزر، فیزیکدان نظری دانشگاه پرینستون، مدیریت آن را بر عهده داشت. این دو دانشمند به‌عنوان مادر و پدر هابل شناخته می ‌شوند.

حدس ‌های معقول

وقتی هابل شروع به کار کرد، بشریت مانند کودکان نزدیک ‌بینی که برای نخستین‌بار عینک به چشم می ‌زنند، توانایی دیدن کیهان را به ‌دست آورد. ما همچنین آموختیم چیز هایی آن بیرون وجود دارند که قادر به دیدنشان نیستیم.

وندی فریدمن، اخترشناس در دانشگاه شیکاگو، اندازه‌گیری‌ های بیش از پیش دقیق از سرعت انبساط کیهان انجام داده است.

تلسکوپ فضایی هابل در مدار نزدیک زمین قرار دارد و برای ملاقات با شاتل فضایی به اندازه کافی نزدیک است. این تصویر پس از چهارمین مأموریت سرویس ‌دهی به هابل در سال ۲۰۰۲ گرفته شد. پنجمین و آخرین مأموریت در سال ۲۰۰۹ اتفاق افتاد.

«اغلب اوقات آنچه پژوهشگران انجام می ‌دهند، صرف ‌نظر کردن است. آن ‌ها با ابر کروی گازی شروع می‌ کنند و از توزیع اندازه توده ماده تاریک اطلاع ندارند، در نتیجه حدس می‌ زنند. آن‌ ها درباره میدان مغناطیسی نمی‌ دانند. آن ها هیچ ‌چیز درباره چرخش یا تلاطم گاز نمی‌ دانند، در نتیجه تمام این جاهای خالی را با حدسیات پر می ‌کنند.»

مقایسه تلسکوپ جیمز وب و هابل

تلسکوپ فضایی جیمز وب ( JWST ) یا به اختصار تفجو، یک تلسکوپ فضایی است که قرار است جانشین تلسکوپ فضایی هابل شود، تا وضوح و حساسیت بسیار بالاتری را فراهم کند، در این پست این دو را بصورت کلی مقایسه می کنیم.

پس از پرتاب «جیمز وب»، چه تلسکوپی توسعه خواهد یافت؟

ناسا پروژه‌ های بلند پروازانه‌ ای برای ساخت تلسکوپ ‌های دیگر در سر دارد. به عنوان نمونه، ناسا تصمیم دارد طرح اولیه ساخت تلسکوپ در داخل یکی از دره ‌های نیمه تاریک ماه را تامین بودجه کند. نیمه تاریک ماه، بخشی از ماه است که رو به زمین نیست و دیدی کم ‌نظیر از آن سوی کیهان دارد، دیدی که جو غلیظ و امواج رادیویی ساطع از کره زمین بر آن تاثیری ندارد.

در حوزه تلسکوپ ‌های فضایی، در حال حاضر تلسکوپی با عنوان تلسکوپ پیمایشی مادون قرمز میدان وسیع (WFIRST) در حال توسعه است و تا سال ۲۰۲۵ پرتاب خواهد شد. آینه این تلسکوپ در حدود ۲.۴ متر و هم اندازه آینه تلسکوپ هابل خواهد بود، اما وظیفه آن متفاوت است. این تلسکوپ به چشم ‌اندازی وسیع تر می‌ نگرد و تلاش خواهد کرد تا دیدی کلی‌تر از جهان هستی به دست آورد. لنز زاویه باز دوربین ۲۸۸ مگاپیکسلی این تلسکوپ میدان دیدی ۱۰۰ برابر میدان دید هابل را به ارمغان می ‌آورد و به این تلسکوپ امکان می ‌دهد تا کهکشان راه شیری و دیگر کهکشان ‌ها را در زمانی بسیار سریع پایش کند.