تنها راه سفر در زمان و تماشای گذشته

به گزارش قدم آخر، طراحی این تلسکوپ یک تلاش جهانی بود که توسط ناسا هدایت شد و هدفش اینست که مرزهای رصد نجومی را با مهندسی انقلابی جابجا کند. آینه آن عظیم است و حدود 21 فوت(6.5 متر) قطر دارد که تقریبا سه برابر اندازه تلسکوپ فضایی هابل است که در سال 1990 پرتاب شد و هنوز هم کار می کند.

به نقل از قدم آخر، این آینه تلسکوپ است که به آن اجازه می دهد نور را جمع آوری کند. جیمز وب به قدری بزرگ است که می تواند کم نورترین و دورترین کهکشان ها و ستارگان کیهان را ببیند. ابزارهای پیشرفته آن می توانند اطلاعاتی در مورد ترکیب، دما و حرکت این اجرام کیهانی دوردست آشکار کنند.

اخترفیزیکدانان، دایما به گذشته نگاه می کنند تا ببینند ستاره ها، کهکشان ها و سیاهچاله های کلان جرم زمانی که نور آنها سفر خود را به سمت زمین آغاز کرد، چه شکلی داشته اند و از این اطلاعات برای درک بهتر رشد و تکامل آنها استفاده می کنند. برای دانشمند فضایی، تلسکوپ فضایی جیمز وب دریچه ای به آن جهان ناشناخته است. جیمز وب تا چه اندازه می تواند به کیهان و گذشته آن نگاه کند؟ پاسخ حدود 13.5 میلیارد سال است.

سفر در زمان

یک تلسکوپ، ستاره ها، کهکشان ها و سیارات فراخورشیدی را آنطور که در حال حاضر هستند نشان نمی دهد. در عوض، اخترشناسان نگاهی اجمالی به وضعیت آنها در گذشته دارند. زمان می برد تا نور در فضا حرکت کند و به تلسکوپ ما برسد. در اصل، این بدان معناست که نگاه به فضا نیز سفری به گذشته است.

این حتی برای اشیایی که کاملا به ما نزدیک هستند نیز صادق است. نوری که از خورشید می بینید حدود هشت دقیقه و 20 ثانیه زودتر از آن خارج شده است. این همان مدتی است که طول می کشد تا نور خورشید به زمین برسد.

شما می توانید به راحتی در این مورد محاسبات انجام دهید. تمام نورها چه نور خورشید، چه چراغ قوه یا یک لامپ در خانه شما با سرعت 186 هزار مایل(تقریباً 300 هزار کیلومتر) در ثانیه حرکت می کنند. این چیزی بیش از 11 میلیون مایل یعنی حدود 18 میلیون کیلومتر در دقیقه است. خورشید حدود 93 میلیون مایل(150 میلیون کیلومتر) از زمین فاصله دارد. که زمان رسیدن نور آن را به حدود هشت دقیقه و 20 ثانیه می رساند.

اما هرچه چیزی دورتر باشد، بیشتر طول می کشد تا نور آن به ما برسد. به همین دلیل است که نوری که از نزدیک ترین ستاره به ما به غیر از خورشید به نام پروکسیما قنطورس می بینیم، متعلق به چهار سال قبل است. این ستاره حدود 25 تریلیون مایل(تقریبا 40 تریلیون کیلومتر) از زمین فاصله دارد، بنابراین کمی بیش از چهار سال طول می کشد تا نور آن به ما برسد.

به تازگی، جیمز وب ستاره ایرندل(Earendel) را رصد کرده است که یکی از دورترین ستاره هایی است که تاکنون کشف شده و نوری که جیمز وب از آن می بیند حدود 12.9 میلیارد سال قدمت دارد.

تلسکوپ فضایی جیمز وب در مقایسه با تلسکوپ های دیگر مانند تلسکوپ فضایی هابل بسیار دورتر در گذشته سیر می کند. به عنوان مثال، اگرچه هابل می تواند اجسامی را 60 هزار بار کم نورتر از چشم انسان ببیند، جیمز وب می تواند اجسامی را تقریبا 9 برابر کم نورتر از حتی هابل ببیند.

مه بانگ

مه بانگ اصطلاحی است که برای تعریف آغاز جهان آنگونه که ما می شناسیم استفاده می شود. دانشمندان معتقدند که حدود 13.8 میلیارد سال پیش این اتفاق رخ داده است. این نظریه پذیرفته شده ترین نظریه در میان فیزیکدانان برای توضیح تاریخ جهان ماست.

با این حال، این نام کمی گمراه کننده است، زیرا نشان می دهد که نوعی انفجار، مانند آتش بازی، جهان را ایجاد کرده است. مه بانگ با دقت بیشتر نمایانگر فضایی است که به سرعت در همه جای کیهان در حال گسترش است. محیط بلافاصله پس از انفجار بزرگ شبیه یک مه کیهانی بود که جهان را پوشانده بود و عبور نور از آن سوی آن را دشوار می کرد. در نهایت، کهکشان ها، ستاره ها و سیارات شروع به رشد کردند.

به همین دلیل است که این دوره در جهان «عصر تاریک کیهانی» نامیده می شود. با ادامه گسترش جهان، مه کیهانی شروع به بالا آمدن کرد و نور در نهایت توانست آزادانه در فضا حرکت کند. در واقع، تعداد کمی از ماهواره ها نور باقی مانده از مه بانگ را حدود 380 هزار سال پس از وقوع آن مشاهده کرده اند. این تلسکوپ ها برای تشخیص درخشش باقی مانده از مه بانگ ساخته شده اند که نور آن را می توان در باند مایکروویو ردیابی کرد.

با این حال، حتی 380 هزار سال پس از مه بانگ، هیچ ستاره و کهکشانی وجود نداشت. جهان هنوز یک مکان بسیار تاریک بود. دوران تاریک کیهانی تا چند صد میلیون سال بعد، زمانی که اولین ستاره ها و کهکشان ها شروع به شکل گیری کردند، به پایان نرسید.

تلسکوپ فضایی جیمز وب برای رصد زمان تا لحظه مه بانگ طراحی نشده بود، بلکه برای دیدن دوره ای طراحی شده بود که اولین اجرام در جهان شروع به تشکیل و ساطع کردن نور کردند.

قبل از این دوره ی زمانی، با توجه به شرایط جهان اولیه و فقدان کهکشان ها و ستاره ها، نور کمی برای رصد تلسکوپ فضایی جیمز وب وجود داشت.

نگاه کردن به دوره ی زمانی نزدیک به مه بانگ صرفا داشتن یک آینه بزرگتر نیست و ستاره شناسان پیشتر این کار را با استفاده از ماهواره های دیگری انجام داده اند که انتشار امواج مایکروویو را خیلی زود پس از مه بانگ مشاهده می کنند. بنابراین، تلسکوپ فضایی جیمز وب که جهان را چند صد میلیون سال پس از مه بانگ رصد می کند، نشان دهنده محدودیتی در تلسکوپ ها نیست. در عوض، این در واقع ماموریت تلسکوپ است. این بازتابی از جایی است که انتظار داریم اولین نور از ستاره ها و کهکشان ها را ببینیم.

دانشمندان امیدوارند با مطالعه کهکشان های باستانی شرایط منحصر به فرد جهان اولیه را درک کنند و در مورد فرآیندهایی که به شکوفایی آنها کمک کرده است درکی به دست آورند. این شامل تکامل سیاه چاله های بسیار پرجرم، چرخه حیات ستارگان، و آنچه سیارات فراخورشیدی از آن ساخته شده اند، می شود.

5858