اولین ماشین نوری!!

در نهایت، تلسکوپ وب ناسا در سکوی پرتاب، اولین ستاره‌ها و آب و هوا را در جهان‌های بیگانه کاوش خواهد کرد.

ماشین 10 بیلیون دلاری آینه لانه زنبوری غول‌پیکر خود را پس از پرتاب در دسامبر به کیهان باز خواهد کرد.

در نهایت، تلسکوپ فضایی جیمز وب قرار است به فضا پرتاب شود. طلوع کیهانی را به تصویر می‌کشد و جهان‌های بیگانه را به نمایش می‌گذارد.

آینه لانه زنبوری تلسکوپ فضایی جیمز وب با عرض 6.5 متر که قرار است ماه آینده پرتاب شود، نور کهکشان‌ها و سیارات دوردست فراتر از منظومه شمسی را جمع‌آوری می‌کند. NORTHROP GRUMMAN

تلسکوپ گالیله برای اولین‌بار در سال 1609 به آسمان نشانه رفت، با آن ابزار ساده، او حلقه‌های زحل، قمرهای مشتری را دید و انقلابی علمی را به راه انداخت که زمین را به عنوان مرکز کیهان سرنگون کرد. از آن زمان تاکنون نجوم راه درازی را پیموده است. اما هنگامی که تلسکوپ فضایی جیمز وب در ماه دسامبر پرتاب می‌شود، با یک آینه 6.5 متری، مناظری از اولین ستارگان و کهکشان‌های کیهان را می‌بیند، جو سیارات اطراف ستارگان دیگر را بررسی می‌کند و انقلابی دیگر به راه می‌اندازد. ساشا هینکلی، شکارچی سیارات فراخورشیدی از دانشگاه اکستر، می‌گوید: «قدرت جمع‌آوری نور آینه وب بیش از پنج برابر تلسکوپ فضایی هابل 31 ساله است. برخلاف هابل، وب در مادون قرمز کار می‌کند و به آن اجازه می‌دهد تا نور شدیداً “انتقال به سرخ” اجسام دور را ببیند و از میان ابرهای غبار مبهم نگاه کند. همچنین می‌تواند اتمسفر سیارات فراخورشیدی را برای گازهایی غربال کند که مادون قرمز آنها عمدتاً برای رصدخانه‌های زمینی غیرقابل تشخیص است،. استیو فینکلشتاین از دانشگاه تگزاس، آستین که چندین پروژه به بررسی کهکشان‌های دور را در سال اول وب رهبری خواهد کرد، می‌گوید: «ما هرگز با این طول‌موج‌ها و این اعماق و وضوح به جهان نگاه نکرده‌ایم. “فکر می‌کنم با سورپرایزهایی روبرو خواهیم شد.”

بیش از 1000 تیم از ستاره‌شناسان از سراسر جهان برای زمان‌گیری از وب در سال اول آن درخواست دادند و 286 نفر خوش‌شانس بودند. آنها تلسکوپ را با طیف وسیعی از پرس و جوها به چالش خواهند کشید: جستجوی اقیانوس‌های پوشیده از یخ در 27 قمر اورانوس، جستجوی سیاهچاله‌های با اندازه متوسط ​​گریزان و حل اندازه‌گیری‌های متناقض نرخ انبساط کیهان. اما به طور کلی، آنها از وب برای دنبال کردن دو موضوع اصلی استفاده خواهند کرد: جهان اولیه و سیستم‌های سیاره‌ای نزدیک.

محققان می‌خواهند به اولین ستاره‌های غول پیکر جهان نگاه کنند و بررسی کنند که چگونه توده‌های آشفته آنها به کهکشان‌های منظم و مارپیچی تبدیل شده‌اند. آنها می‌خواهند شاهد تکامل سیاهچاله‌های غول پیکر در مراکز بسیاری از کهکشان‌ها باشند و نقش آنها را در پاکسازی گاز هیدروژن خنثی ترسیم کنند که کیهان اولیه را پر کرده است. در جهان نزدیک، انتظار می رود که وب دانش ما را در مورد چگونگی ترکیب شدن گاز و غبار اطراف ستاره‌های جوان به سیارات، شرایط موجود در آن دنیاها و اینکه آیا آنها زیستگاهی دلپذیر برای زندگی فراهم می کنند، دگرگون کند.

این یک تلسکوپ رؤیایی است و طی سال‌ها  با هزینه 10 بیلیون دلار – ساخته شده است. در اوایل انتظار می‌رفت وب در سال 2011 با قیمت کمتر از 2 بیلیون دلار پرتاب شود. اما پیچیدگی فن‌آوری‌های جدید مانند آینه‌های تقسیم‌بندی شده و خنک‌کننده‌های سرمایی که ابزارها را به اندازه کافی سرد نگه می‌دارند تا طول‌موج‌های مادون قرمز دور را ببینند، منجر به تاخیر و هزینه‌های زیادی شد. پس از تهدید کنگره به لغو این پروژه در سال 2011، ناسا برنامه زمانی جدیدی تنظیم کرد و مدتی به آن پایبند بود. اما زمانی که پیمانکار اصلی نورثروپ گرومن، معایب زیادی را کشف کرد، تاخیرهای بیشتری رخ داد.

اکنون، همه چیز برطرف شده است، اما آخرین مانع باقی مانده است. در ماه سپتامبر، مهندسان در کالیفرنیا وب را در یک کانتینر حمل و نقل تحت کنترل محیط زیست بسته بندی کردند و آن را از طریق دریا به گویان فرانسه، محل قرارگیری فرودگاه فضایی اروپا، فرستادند. در 18 دسامبر، وب غرش و سروصدای یک سواری 27 دقیقه‌ای را تحمل می‌کند تا در مدار یک موشک اروپایی آریان 5 بچرخد.

گارث ایلینورث از دانشگاه کالیفرنیا، سانتا کروز (UCSC) که یکی از معماران اولیه این پروژه بود، می گوید: «این 30 روز وحشت‌آوراست. وب به محض ورود به فضا، آرایه خورشیدی خود و سپس، 2 ساعت بعد، آنتن ارتباطی خود را مستقر خواهد کرد. در روز سوم، با عبور از ماه، آفتاب‌گیر عظیم آن شروع به باز شدن خواهد کرد. در روز یازدهم، آینه‌ها شروع به باز شدن و چرخش در جای خود خواهند کرد. سرانجام، پس از 29 روز، تقویت‌کننده‌های وب با سوختن نهایی آن را در مدار L2، نقطه تعادل گرانشی در 1.5 میلیون کیلومتری زمین قرار می‌دهند. بر خلاف هابل، وب بسیار دورتر از آن خواهد بود که با بازدید فضانوردان تعمیر شود. باید بدون عیب و نقص مستقیماً کار کند.

پس از یک سفر دریایی به محل پرتاب خود در گویان فرانسه، تلسکوپ فضایی جیمز وب در ماه اکتبر از کانتینر کشتی خود خارج شد. هنگامی که در داخل موشک آریان 5 قرار می‌گیرد تا شده باقی می‌ماند. NASA/CHRIS GUNN

برنامه‌ریزی برای وب از سال 1989 آغاز شد، قبل از اینکه هابل حتی زمین را ترک کند. مارسیا ریکه، اخترشناس دانشگاه آریزونا که در اواخر دهه 1990 در گروه کاری این پروژه کار می‌کرد، به یاد می‌آورد که این ماشین در ابتدا اولین ماشین نوری نام داشت. هدف این بود که به دوران کودکی جهان بازگردیم.

تلسکوپ‌های زمینی در آن زمان به سختی می‌توانستند نیمی از تاریخ ۱۳.۸ بیلیون ساله کیهان را ببینند. هابل، بدون اتمسفر برای محو کردن دید خود، می‌تواند ستاره‌شناسان را بسیار به آغاز نزدیک کند. در اولین نوردهی “میدان عمیق” خود، در سال 1995، به مدت 140 ساعت به یک تکه به ظاهر خالی از آسمان در دب اکبر خیره شد. تقریباً هر یک از 3000 جرمی که در معرض دید قرار گرفتند، یک کهکشان دوردست بودند که از زمان‌های اولیه 1.5 بیلیون سال پس از انفجار بزرگ می‌درخشیدند.

ستاره‌شناسان تصور می‌کردند که تعداد کهکشان‌ها در آن زمان‌های اولیه به شدت کاهش می‌یابد، زیرا گرانش هنوز ابرهای گازی را به سمت ستاره‌ها نکشیده بود، چه رسد به اینکه ستاره‌ها را در کهکشان‌ها جمع کند. اما هابل نشان داد که کهکشان‌ها وجود دارند، هرچند تعدادشان رو به کاهش است. در سال 2016، محققان با استفاده از داده‌های هابل، کهکشان کوچکی به نام GN-z11 پیدا کردند که قدمت آن به طرز شگفت‌انگیزی مطابق با زمانی است که کیهان تنها 400 میلیون سال قدمت داشت. ایلینگ‌ورث می‌گوید: «ما نمی‌دانستیم می‌توانیم اجرام آن زمان را ببینیم.

GN-z11 تنها به این دلیل قابل مشاهده بود که در نور ماوراء‌بنفش به شدت می‌درخشید و پس از انتقال به سرخ به صورت نور مرئی دیده می‌شد. بسیاری از کهکشان‌های اولیه که برای هابل نامرئی هستند، ممکن است در باند فروسرخ کمین کنند. ریکه می‌گوید: «مطمئن شدن سخت است.

وب باید به لطف آینه عظیم و آشکارسازهای مادون قرمز خود که از گرما عایق شده‌اند و حساسیت آنها را کاهش می‌دهد، قادر به تشخیص آنها باشد. سایه‌بان آفتابی پارچه‌ای چندلایه، به بزرگی زمین تنیس، سایه‌ای به اندازه‌ای عمیق ایجاد می‌کند که سه ابزار وب را تا دمای -۲۳۴ درجه سانتی‌گراد یا ۳۹ کلوین به‌طور غیرفعال خنک کند.

روبرتو مایولینو، ستاره‌شناس دانشگاه کمبریج، انتظار دارد که وب 10000 کهکشان را بین طلوع خورشید کیهانی – زمانی که اولین ستاره‌ها حدود 200 میلیون سال پس از انفجار بزرگ مشتعل شدند – و ظهر کیهانی، یعنی اوج شکل‌گیری ستاره‌ها تقریباً 2 بیلیون سال بعد، پیدا کند. ریکه که رهبری توسعه دوربین مادون قرمز نزدیک وب را بر عهده داشت، می‌گوید: وب با سرشماری کهکشان‌های اولیه، نشان می‌دهد که چگونه این حباب‌ها به ساختارهای سازمان‌یافته‌تری تغییر می‌کنند.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

FIRST LIGHT MACHINE

11 NOV 2021

BYDANIEL CLERY

https://www.science.org/content/article/launch-pad-last-nasa-s-webb-telescope-will-probe-first-stars-weather-alien-worlds