تلسکوپ جیمز وب: نخستین چشم‌اندازها

با انتشار نخستین عکس‌های تماماً پردازش‌شده‌ی تلسکوپ فضایی جیمز وب، این تلسکوپ، عملیات علمی خود را رسماً آغاز کرد.

این تصویرها که از همین‌اینک نوید آغاز دورانی جدید را در علم اخترشناسی می‌دهند، سوژه‌ی این مقاله‌اند تا با مروری کوتاه بر آن‌ها به این سؤال پاسخ بدهیم که انتظار می‌رود جیمز وب از چه جهاتی درک ما را از فرآیندهای جاری و ساری در جهان بزرگ‌مقیاس متحول کند. 

تصویر اول: میدان ژرف SMACS 0723

نخستین عکس از مجموع چهار عکسی که در روز ۱۲ ژوئیه / ۲۱ تیر منتشر شد، طی مراسمی در کاخ سفید، با حضور جو بایدن، کامالا هریس و بیل نلسون، ریاست ناسا، رونمایی شد.

خوشه‌ی کهکشانی SMACS 0723

تصویری نفس‌گیر از خوشه‌ی کهکشانی SMACS 0723 که انبوهی از کهکشان‌های پس‌زمینه، متعلق به ادوار مختلف تحول گیتی را نیز درون خود جا داده. میدان عظیم جاذبه‌ی این خوشه، نور کهکشان‌های پس‌زمینه را طی پدیده‌ای موسوم به «عدسی گرانشی» طوری تغییر داده که نورها همگی حول میانه‌ی خوشهْ هم‌مرکز شده‌اند.

اینگونه تصاویر، موسوم به «فراژرف» (Ultra-deep field) را پیش‌تر تلسکوپ فضایی هابل نیز تهیه کرده بود، اما برای تهیه هرکدام‌شان لازم بود تا فرصتی چندهفته‌ای را صرف نورگیری از ناحیه‌ی هدف کند، و این کار به آن معنا بود که فرصت پیش‌برد ده‌ها پروژه‌ی تحقیقاتی دیگر از هابل گرفته می‌شد – حال‌آنکه جیمز وب برای تهیه این عکس، تنها ۱۲ ساعت و نیم نوردهی کرده.

عکس‌های فراژرف شامل دورترین اجرامی می‌شوند که بشر تابه‌حال مستقیماً به آن‌ها نگریسته است، و در این عکس نیز دورترین جرم، فاصله‌ای در حدود ۱۳.۵ میلیارد سال نوری از ما دارد.

تصویر دوم: پنج‌تاییِ استفان

مجموعه‌ای از پنج کهکشان، که چهارتایشان در برهم‌کنشی مستقیم قرار دارند و کهکشان پنجم (واقع در سمت چپ مجموعه) به طور تصادفی در خط دید ما واقع شده است (فاصله‌ی کهکشان نزدیک‌تر از ما ۴۰ میلیون سال نوری، و فاصله‌ی کهکشان‌های دورتر ۲۹۰ میلیون سال نوری است).

پنج‌تاییِ استفان

این عکس، گسترده‌ترین عکس وب تا به امروز است که مساحتی در حدود یک‌پنجم قرص ماه کامل را پوشش داده، و از ترکیب یک‌هزار عکس مجزا تهیه شده است. قابلیت جیمز وب در تشخیص امواج فروسرخ، به تلسکوپ امکان داده تا جزئیاتی بی‌سابقه از فرآیندهای ستاره‌سازیِ داخل کهکشان‌ها را که نتیجه‌ی برهم‌کنش این کهکشان‌ها هستند، به تصویر بکشد. به عنوان مثال در کهکشان بالاتر، می‌توان به وضوح جریان‌ سقوط ماده را به مرکز کهکشان – که میزبان یک سیاهچاله‌ی ابرپرجرم است – مشاهده کرد.

وفور کهکشان‌های پس‌زمینه در این عکس نیز جالب توجه است و گویای رزولوشن بی‌سابقه‌ی عکس‌های جیمز وب.

تصویر سوم: سحابی شاه‌تخته

تصویری خیره‌کننده از بخشی از یک سحابی نشری: سحابی‌های بازمانده از مرگ ستارگان سنگین‌وزن. در این تصویر می‌توان انبوهی ستاره‌ی نوزاد را مشاهده کرد که به لطف حساسیت جیمز وب به امواج فروسرخ، از پشت پرده‌ای غبارین نمایان شده‌اند.

سحابی شاه‌تخته

تابش پرتوهای داغ فرابنفش از ستاره‌های قسمت بالایی تصویر، گازهای حاشیه‌ سحابی (که در این عکس همچون یک سلسله‌جبالِ پر از پستی و بلندی به نظر می‌رسد) را عقب رانده‌ و مناطقی را نمایان ساخته که زایشگاه ستاره‌هاست. در این عکس، ستاره‌های قرمزتر گویای ستاره‌هایی هستند که در مراحل بدوی‌تری از عمرشان به سر می‌برند.

تصویر چهارم: سحابی حلقه‌ جنوبی

آناتومی یک سحابی سیاره‌نما: سحابی‌هایی که از مرگ ستارگانی میان‌ورزن (همچون خورشید) پدید می‌آیند. این سحابی سیاره‌نما که ۲۵۰۰ سال نوری از ما فاصله دارد، صحنه‌ی مرگ ستاره‌ایست همچون خورشید که در مراحل پایانی زندگی خود لایه‌لایهْ جرم از دست می‌داده و این لایه‌ها امروز به شکل کمربندهایی از گاز در اطراف سحابی قابل تشخیص‌اند.

سحابی حلقه‌ جنوبی

ستاره‌ی مرکزی سحابی در واقع یک کوتوله‌ی سفید است – هسته‌ی چگال و لخت ستاره، که با تابش فرابنفش خود، گازهای سحابی را روشن کرده. وجود یک ستاره‌ی دیگر در کنار این کوتوله‌ی سفید (که در تصویر سمت راست، از پشت پرده‌ی غبار نمایان شده) باعث شده تا در نتیجه‌ی برهم‌کنش‌های گرانشی دو ستاره، شکل سحابی از حالت متقارن خارج گشته و به ساعت‌شنی‌ای شبیه بشود که از بالا نظاره‌گر آنیم.

تصویر پنجم: طیف‌سنجی از جو یک سیاره‌ی فراخورشیدی

پنجمین و واپسین تصویر منتشرشده از جیمز، در واقع نه یک عکس مستقیم، بلکه نموداری از طیف جو یک سیاره‌ی فراخورشیدی است، که نشان آشکاری از وجود بخارآب، ابر و مه دارد. با اینکه سابقه‌ی تشخیص مولکول آب در جو سیارات فراخورشیدی به سال ۲۰۱۳ و به رصدهای تلسکوپ فضایی هابل برمی‌گردد، سرعت جیمز وب در این تشخیص، نشان از گامی بلند به سمت پژوهش در سیارات فراخورشیدی مستعد حیات دارد.

نموداری از طیف جو یک سیاره‌ی فراخورشیدی

با این‌حال، سیاره‌ی WASP-96 که تصویر طیف جو آن منتشر شده، نه یک سیاره‌ی سنگی، بلکه یک غول گازی با ویژگی‌های نامتعارف است: سیاره‌ای با جرمی معادل نصف مشتری، اما قطری معادل ۱.۲ برابر آن، که در فاصله‌ای معادل تنها یک‌نهم فاصله‌ی عطارد از خورشید به دور ستاره‌اش می‌چرخد. این دقیق‌ترین طیفی‌ست که تابه‌حال از جو یک سیاره‌ی فراخورشیدی تهیه شده.