تصاویر وب از مناطق شکل‌گیری ستاره‌های جدید و تکامل کهکشانی!!
این تصویر از میدان فوق العاده عمیق هابل توسط دوربین فروسرخ نزدیک در تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا گرفته شده است. تصویر وب میدان را در اعماق قابل مقایسه با هابل رصد می‌کند. اعتبار: NASA، ESA، CSA، STScI، C. Williams (دانشگاه آریزونا). پردازش تصویر: J. DePasquale (STScI).
در 11 اکتبر 2022، تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا برای اولین بار بیش از 20 ساعت را صرف مشاهده میدان فوق العاده عمیق هابل کرد. برنامه ناظر عمومی (GO 1963) بر تجزیه و تحلیل میدان در طول‌موج‌های تقریباً بین 2 تا 4 میکرون متمرکز بود.
ما با کریستینا ویلیامز (NOIRLab)، ساندرو تاچلا (دانشگاه کمبریج) و مایکل ماسدا (دانشگاه ویسکانسین-مدیسون) صحبت کردیم تا درباره اولین مشاهده میدان فوق العاده عمیق هابل از طریق چشمان وب بیشتر بدانیم.
دانستن این مشاهدات وب برای مردم مهم است؟
مایکل ماسدا: این واقعیت که ما گاز داغ و یونیزه شده را می‌بینیم دقیقاً به ما می‌گوید که ستاره‌ها در این کهکشانها دقیقاً در کجا متولد می‌شوند. اکنون می‌توانیم آن مناطق را از جایی جدا کنیم که ستاره‌ها قبلا وجود داشته‌اند. این اطلاعات بسیار مهم است زیرا، بیلیونها سال بعد، ما دقیقاً نمی‌دانیم کهکشانها چگونه به شکل امروزی درآمده‌اند. کل برنامه ما 24 ساعت بود که در طرح کلان زمان زیادی نیست که رصدخانه های دیگر به آن نگاه کرده‌اند. اما، حتی در این مدت زمان نسبتاً کوتاه، ما شروع به جمع‌آوری تصویر جدیدی از چگونگی رشد کهکشانها در این نقطه واقعاً جالب در تاریخ کیهان کرده‌ایم.
با کاوش در میدان فوق العاده عمیق هابل با وب چه چیزی را دوست دارید؟
کریستینا ویلیامز: ما پیشنهاد کردیم که از میدان فوق العاده عمیق با استفاده از برخی از فیلترهای تصویر باند متوسط Webb’s NIRCam تصویربرداری کنیم، که به ما امکان می‌دهد از ویژگیهای طیفی با دقت بیشتری نسبت به فیلترهای باند پهن عکس بگیریم زیرا فیلترهای باند متوسط محدوده طول موج کوتاه‌تری را پوشش می‌دهند. این امر به ما حساسیت بیشتری در اندازه‌گیری رنگ‌ها می‌دهد، که به ما کمک می‌کند تا تاریخچه شکل‌گیری ستاره‌ها و خواص یونیزاسیون کهکشانها را در طول بیلیون سال اول کیهان، مانند دوران یونیزاسیون مجدد، درک کنیم. اندازه‌گیری انرژی که کهکشانها در آن زمان تولید کردند به ما کمک می‌کند بفهمیم که چگونه کهکشانها جهان را دوباره یونیزه کردند و آن را از گاز خنثی به یک پلاسمای یونیزه تبدیل می‌کنند (مانند پس از انفجار بزرگ).
ساندرو تاچلا: یکی از پرسش‌های مهم در اخترفیزیک برون‌کهکشانی چگونگی تشکیل اولین کهکشانها است. از آنجایی که باندهای متوسط طیفی از طول موج‌های مختلف را پوشش می‌دهند، می‌توانیم مستقیماً تعدادی از اولین کهکشان‌های جهان اولیه را پیدا کنیم، یا می‌توانیم قدمت ستارگان در کهکشانها را زمانی تعیین کنیم که کیهان حدود یک بیلیون سال سن داشت، تا بفهمیم چه زمانی کهکشانها در واقع ستاره‌های خود را در گذشته تشکیل داده‌اند. این بررسی به تعیین شکل‌گیری اولین کهکشانها کمک می‌کند.
مایکل ماسدا: قابلیت‌هایی که ما با فیلترهای باند متوسط وب داریم در واقع کاملاً جدید هستند. ما در حال دریافت نوعی ترکیب بین تصویربرداری و طیف‌سنجی هستیم، بنابراین اطلاعات دقیقی برای اساساً همه کهکشان‌های موجود در میدان به دست می‌آوریم، برخلاف طیف‌سنجی سنتی که در آن فقط می‌توان چند کهکشان را در میدان دید برای مطالعه انتخاب کرد. . این واقعاً یک تصویر کامل است به این معنا که این اطلاعات تکمیل کننده بسیاری از داده‌های موجود است، نه تنها از هابل، بلکه ابزارهای مبتنی بر زمین مانند MUSE (کاوشگر طیف سنجی چند واحدی) در تلسکوپ بسیار بزرگ، جایی که ما طیف سنجی در طول‌موج‌های مختلف داریم. برای تعدادی از این اشیاء MUSE در یافتن کهکشان‌هایی بسیار خوب است که دارای گسیل آلفای لیمان یا نور ناشی از هیدروژن یونیزه شده در این کهکشانها هستند که از نوع کهکشان‌هایی هستند که در زمان پایان یافتن یونیزاسیون مجدد وجود داشتند. این داده‌های جدید یک قطعه گمشده است که قبلاً از نظر درک جمعیت کامل کهکشانها در این زمینه نداشتیم.
قابلیت‌های دوربین مادون قرمز نزدیک تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا در این مقایسه بین رصد هابل و وب از میدان فوق‌العاده عمیق هابل به طور کامل به نمایش گذاشته شده است. عکس سمت چپ که رصد هابل را با دوربین میدان گسترده 3 خود نشان می‌دهد، به زمان نوردهی 11.3 روز نیاز داشت، در حالی که سمت راست تنها 0.83 روز طول کشید. چندین ناحیه در تصویر وب، کهکشان‌های قرمز رنگ و نامرئی را نشان می‌دهند. اعتبار: NASA، ESA، CSA، STScI، C. Williams (دانشگاه آریزونا). پردازش تصویر: J. DePasquale (STScI).
آیا چیز غیرمنتظره‌ای در این داده‌ها وجود داشت که شما را شگفت زده کرد؟
مایکل ماسدا: نمی‌دانم دقیقا شگفت‌زده شدم یا نه، اما تصاویر حتی بهتر از آن چیزی بودند که انتظار داشتم. در این تصاویر، در واقع می‌توانید با چشم ببینید که این گاز یونیزه شده در یک منطقه نسبتاً بزرگ است. ما وضوح بالایی واقعاً آن را می‌بینیم و من از دیدن آن خوشحالم زیرا درک آنچه در حال رخ دادن است می‌توانست بسیار سخت‌تر باشد.
کریستینا ویلیامز: من فکر می‌کنم دیدن تصاویر زیبا و کیفیت بالا قطعاً نقطه‌ی مهمی بود. ما محاسبه کردیم که می‌توانیم چنین کارهایی را انجام دهیم، اما دیدن و داشتن داده‌های واقعی در عمل متفاوت بود.
چرا تصمیم گرفتید که داده‌ها را بلافاصله عمومی کنید؟
ساندرو تاچلا: کهکشانها سیستم‌های بسیار پیچیده‌ای هستند که در آنها طیف وسیعی از فرآیندهای مختلف در مقیاس‌های مکانی و زمانی مختلف کار می‌کنند، بنابراین رویکردهای زیادی وجود دارد که می‌توان برای درک بهتر فیزیک کهکشانها از آنها استفاده کرد. بنابراین، در دسترس قرار دادن آن برای بسیاری از گروههای مختلف، جستجو برای بینش بیشتر را تسهیل می‌کند.
کریستینا ویلیامز: وب هنوز بسیار جدید است و مردم هنوز در حال یادگیری بهترین شیوه‌های تجزیه و تحلیل مجموعه داده‌ها هستند. بنابراین، داشتن چند مجموعه داده که فوراً در دسترس هستند برای همه مفید است تا به مردم کمک کند بهترین راه برای استفاده از داده‌های وب را درک کنند و برنامه‌هایی را در چرخه‌های آینده بهتر برنامه‌ریزی کنند که بر اساس تجربه واقعی با داده‌ها است.
ترجمه: سارا سیدحاتمی
منبع:
Webb shows areas of new star formation and galactic evolution
Webb Space Telescope APRIL 12, 2023
https://phys.org/news/2023-04-webb-areas-star-formation-galactic.html