ثبت واضح‌ترین تصاویر جهان اولیه با تلسکوپ فضایی جیمز وب

بالاخره انتظارها به پایان رسید و در بامداد سه‌شنبه 21 تیرماه اولین تصاویر رنگی تلسکوپ فضایی جیمز وب منتشر شد. این زیباترین، عمیق‌ترین و واضح‌ترین تصاویری است که تاکنون از جهان اولیه مشاهده کرده‌ایم. ثمرۀ بیش از بیست سال صبر، هزاران ساعت تلاش بین‌المللی دانشمندان و صرف ۱۰ میلیارد دلار یک شاهکار به تمام معناست. جیمز وب فقط با ۱۲.۵ ساعت نوردهی، تصویری را خلق کرده که تلسکوپ فضایی هابل فقط طی هفته‌ها نوردهی می‌توانست آن را ثبت کند. تصویر وب مربوط به بخشی از آسمان در حد و اندازه یک دانه شن بر روی نوک انگشت یک فرد است. با این حال همین بخش کوچک، اقیانوسی از هزاران کهکشان را شامل می‌شود. بسیاری از این اجرام برای اولین بار است که مشاهده می‌شوند. این تصویر مربوط به خوشۀ کهکشانی SMACS 0723 است که در فاصله ۴.۶ میلیارد سال نوری از ما قرار گرفته. در واقع نور این خوشۀ کهکشانی زمانی سفر خود را برای رسیدن به ما آغاز کرده که کرۀ زمین در مراحل اولیهٔ شکل‌گیری خود بوده است! هر کدام از کهکشان‌های موجود در تصویر ده‌ها میلیارد ستاره دارند و هر یک ممکن است میزبان موجودات زندۀ خاص خود باشند!

جرم ترکیبی این خوشۀ کهکشانی به عنوان یک عدسی گرانشی عمل کرده و کهکشان‌های دورتر در پشت خود را که برخی بیش از 13 میلیارد سال نوری با ما فاصله دارند، بزرگ نموده است. این کهکشان‌ها که در مراحل آغازین جهان به وجود آمده‌اند، به صورت خمیده در تصویر مشاهده می‌شوند. در واقع عدسی گرانشی زمانی به وجود می‌آید که نور رسیده از یک منبع دوردست، در میان راه از کنار جسم دیگری عبور کند. نور منبع دوردست در میدان گرانشی جسم میانی خمیده می‌شود و جسم میانی مانند یک عدسی گرانشی عمل می‌کند. هرچه جسم میانی جرم بیشتری داشته باشد، میدان گرانشی قوی‌تری خواهد داشت و نور را خمیده‌تر خواهد کرد. این پدیده «همگرایی گرانشی» نام دارد و از نتایج نظریهٔ نسبیت عام انیشتین است. منجمان از خوشه‌های کهکشانی پرجرم به عنوان عدسی‌های گرانشی قوی استفاده می‌کنند تا کهکشان‌های کم‌نور و دوردست را که در پشت آن‌ها قرار گرفته‌اند، رصد کنند. گاهی تصویر کهکشان مانند یک کمان یا یک حلقه دیده می‌شود و گاهی حتی چندین تصویر از یک کهکشان تشکیل می‌شود.
تصویر خوشۀ کهکشانی SMACS 0723 تنها هدیۀ جیمز وب به ما نبود و چند ساعت بعد، تصاویر این تلسکوپ فضایی از چهار جرم سماوی دیگر نیز منتشر شد. اولین تصویر مربوط به سحابی سیاره‌نمای «حلقۀ جنوبی» بود که در فاصلۀ دو هزار سال نوری از ما قرار دارد و ابری از گازهای منبسط، ستارۀ مرکزی در حال مرگ را فرا گرفته است. دومین تصویر مربوط به طیف‌سنجی سیارۀ فراخورشیدی WASP- 96b بود که 1150 سال نوری با ما فاصله دارد. این سیاره که در سال 1393 کشف شد، هر 3.4 روز یکبار به دور ستارۀ خود می‌چرخد و جرمی معادل نصف مشتری ما دارد. جیمز وب به کمک ابزار طیف‌سنجی خود از جو این غول گازی تصویربرداری کرده و موفق شده نشانه‌های مشخصی از آب را به همراه شواهدی از ابرها و مه در جو این سیاره شناسایی کند.

در حالی که تلسکوپ فضایی هابل طی دو دهه گذشته جو سیارات فراخورشیدی متعددی را تجزیه و تحلیل کرده و اولین کشف واضح آب را در سال 1392 ثبت نموده است، رصد فوری و دقیق‌تر وب نشان‌دهندۀ یک جهش عظیم به جلو در تلاش برای شناسایی سیارات بالقوه قابل سکونت فرازمینی است. تصویر سومی که منتشر شد، مربوط به گروه کهکشانی «پنج‌گانۀ استفان» است که در فاصلۀ 290 میلیون سال نوری از ما قرار دارد. چهار کهکشان از پنج کهکشان موجود در این گروه در یک رقص کیهانی از برخوردهای نزدیک مکرر قفل شده‌اند. نهایتاً تصویر چهارم، «سحابی کارینا» از بزرگ‌ترین و درخشان‌ترین سحابی‌های آسمان بود که در فاصلۀ 7600 سال نوری از ما واقع شده و محل تولد ستارگانی با جرم چندین برابر خورشید ماست. البته نگاه جیمز وب فقط به دوردست‌ها نیست و قرار است در هفتۀ پیش رو نگاهی هم به غول‌های گازی منظومه شمسی یعنی مشتری و نپتون داشته باشد.

ساخت تلسکوپ فضایی جیمز وب از سال 1383 آغاز شد و تا آخرین روزهای باقیمانده به پرتابش در سال 1400 آزمایش‌های نهایی آن ادامه داشت. ساخت آینۀ 6.5 متری یکپارچه کار بسیار سختی بود، به همین دلیل ناسا تصمیم گرفت تا آن را در 18 قطعۀ جداگانه بسازد. این امر جمع شدن آینه‌ها در داخل محفظۀ راکت آریان 5 را جهت حمل به فضا میسر نمود. جیمز وب پس از پرتاب، یک دورۀ شش ماهۀ آماده‌سازی را پشت سر گذاشت که شامل تراز کردن آینه‌ها و کالیبره کردن ابزارهایش در محیط فضا بود. از امروز رسماً فعالیت علمی این تلسکوپ فضایی آغاز شده است. فراتر از آنچه که در حال حاضر برای جیمز وب برنامه‌ریزی شده، اکتشافات غیرمنتظره‌ای است که ستاره‌شناسان نمی‌توانند پیش‌بینی کنند. مثلاً در سال 1369 که هابل به فضا پرتاب شد، انرژی تاریک کاملاً ناشناخته بود، اما اکنون به یکی از هیجان انگیزترین حوزه‌های اخترفیزیک تبدیل شده است. جیمز وب بسیاری از معماهای منظومۀ شمسی را برای ما حل خواهد کرد، به دنیاهای دوردست اطراف ستارگان دیگر نگاه خواهد کرد، و ساختار و منشأ اسرارآمیز جهان هستی را مورد بررسی قرار خواهد داد. از امروز به بعد باید خود را برای غافلگیری‌های بیشتر و تماشای تصاویر مسحورکننده‌تر آماده سازیم!