۳سالگی پرتاپ تلسکوپ فضایی «جیمز وب»؛ آموخته‌های جدید بشر از جهان چیست؟

پایگاه خبری تحلیلی افق میهن (ofoghmihan.ir):

سه سال پیش، در دسامبر ۲۰۲۱، «تلسکوپ فضایی جیمز وب» یا به اختصار «JWST» که بزرگترین و قدرتمندترین تلسکوپ ساخت بشر به حساب می آید، به فضا فرستاده شد. ساخت این تلسکوپ ۳۰ سال به طول انجامید و یافته هایی که در این سه سال به دست انسان رسید، دید او را نسبت به جهان تغییر داد.

«جیمز وب» نه تنها منظومه شمسی را کاوش کرد، بلکه جو سیارات دوردست را نیز در جستجوی نشانه هایی از حیات مورد مطالعه قرار داد و در دورترین نقاط فضا، به دنبال یافتن نشانه هایی از اولین ستاره ها و کهکشان هایی بود که در کیهان شکل گرفتند. .

در ادامه هر آنچه «جیمز وب» در این مدت کوتاه سه ساله درباره آغاز شکل گیری جهان و اسرار آن به ما آموخته است.

هیولاهای آبی ترسناک

تلسکوپ فضایی جیمز وب در خارج از جو زمین قرار دارد و این موقعیت شرایط بسیار خوبی را برای نگاه کردن به اعماق کیهان با نور مادون قرمز ایجاد کرده است.

دورترین کهکشانی که جیمز وب تا به حال تایید کرده است زمانی تشکیل شده است که کیهان تنها حدود ۳۰۰ میلیون سال سن داشته است. جای تعجب است که این کهکشان در این مدت کوتاه توانسته است ستاره ای با جرمی حدود ۴۰۰ میلیون برابر جرم خورشید ما تشکیل دهد.

این نشان می دهد که تشکیل ستاره در اوایل جهان بسیار سریع بوده و این کهکشان تنها نبوده است.

همانطور که کهکشان ها رشد می کنند، ستاره های آنها منفجر می شوند و غبار ایجاد می کنند. هر چه کهکشان بزرگتر باشد، غبار بیشتری تولید می کند. این غبارها هستند که کهکشان ها را قرمز نشان می دهند. زیرا گرد و غبار نور آبی را جذب می کند.

اما نکته مهم این است که “جیمز وب” موفق شد کهکشان های اولیه ای را پیدا کند که به طور شگفت انگیزی درخشان، عظیم و بسیار “آبی” هستند. هیچ نشانی از گرد و غبار نیست.

این یک راز واقعی است و نظریه های زیادی برای توضیح ماهیت عجیب این کهکشان های اولیه ارائه شده است. آیا در میان آنها ستاره های عظیمی داشتند که بر اثر گرانش و بدون انفجارهای عظیم (ابرنواختر) فرو ریختند؟

یا آن‌ها آن‌قدر انفجارهای بزرگی را متحمل شدند که تمام غبارشان از کهکشان بیرون رانده شد و هسته‌ای آبی و عاری از غبار باقی ماند؟

شاید غبارها توسط تشعشعات شدید و ناشناخته ستارگان اولیه از بین رفته باشند.

هیچ کس دلیل واقعی این پدیده را نمی داند.

یک شیمی “غیر معمول” در کهکشان های اولیه

پروتوستارها بلوک های اساسی ساختمانی هستند که در نهایت زندگی را ممکن کردند. جهان فقط با هیدروژن، هلیوم و مقدار کمی لیتیوم آغاز شد و همه عناصر دیگر، از کلسیم در استخوان های ما تا اکسیژن موجود در هوایی که تنفس می کنیم، همه در هسته این ستارگان ساخته شده اند.

اما تلسکوپ فضایی جیمز وب کشف کرد که کهکشان های اولیه دارای خواص شیمیایی “غیر معمول” هستند. به عنوان مثال، در این کهکشان ها مقدار قابل توجهی نیتروژن وجود داشت (بسیار بیشتر از آنچه در خورشید خود می بینیم) و از طرف دیگر، بیشتر فلزات دیگر در مقادیر بسیار کمتری وجود داشتند. این نشان می دهد که فرآیندهایی در جهان اولیه وجود داشته است که ما هنوز قادر به درک آنها نیستیم.

جیمز وب همچنین نشان داد که مدل‌های ما از اینکه چگونه ستاره‌ها تکامل شیمیایی کهکشان‌ها را هدایت می‌کنند، هنوز ناقص هستند. این بدان معنی است که دانشمندان هنوز شرایطی را که در نهایت منجر به پیدایش ما شد، به طور کامل درک نمی کنند.

چیزهای کوچکی که به عصر “تاریکی جهان” پایان داد.

دوربین‌های حساس جیمز وب می‌توانند به اعماق کیهان نگاه کنند تا کم‌نورترین کهکشان‌ها را بیابند و دانشمندان سعی کرده‌اند نقطه‌ای را بیابند که کهکشان‌ها آنقدر کم‌نور می‌شوند که تشکیل ستاره‌ها را متوقف می‌کنند.

این به دانشمندان کمک می کند تا شرایطی را که تحت آن کهکشان ها در نهایت شکل می گیرند، درک کنند.

«جیمز وب» هنوز نتوانسته تا این حد به اعماق فضا و تاریکی نفوذ کند; با این حال، کهکشان های کم نور بسیاری را کشف کرده است. خیلی بیشتر از چیزی که انتظار داشتیم. از جمله کهکشان های کم نوری که بیش از چهار برابر بیشتر از آنچه انتظار داشتیم فوتون های پرانرژی ساطع می کنند.

این کشف نشان داد که این کهکشان های کوچک احتمالاً نقش مهمی در پایان دادن به “عصر تاریک” کیهانی که پس از انفجار بزرگ رخ داد، ایفا کردند.

نقاط قرمز مرموز

اولین تصاویری که جیمز وب مخابره کرد، کشف قابل توجه و غیرمنتظره دیگری داشت: این که در کیهان اولیه، مقدار قابل توجهی از “نقاط قرمز کوچک” وجود داشت. منابع قرمز بسیار شدید با منشا ناشناخته.

در ابتدا تصور می شد که این نقاط کوچک نوعی “کهکشان های فوق متراکم” باشند، اما مشاهدات دقیق تر در سال گذشته ترکیبی از ویژگی های عمیقا گیج کننده و متناقض را نشان داده است.

دانشمندان قبلاً با پدیده ای به نام “هسته فعال کهکشانی” آشنا بودند. پدیده ای که طی آن یک سیاهچاله عظیم شروع به بلعیدن گازهای اطراف خود می کند و به سرعت رشد می کند.

این گاز عمدتاً درخشان است و گاز هیدروژن ساطع می کند که با سرعت بسیار بالا (هزاران کیلومتر در ثانیه) به دور یک سیاهچاله بسیار عظیم می چرخد.

اما نکته اسرارآمیز در مورد “نقاط قرمز کوچک” که جیمزوب کشف کرد این بود که نه تنها بر خلاف انتظارات، هیچ پرتو ایکس قابل تشخیصی از خود ساطع نکردند، بلکه جالب تر اینکه به نظر می رسید ویژگی های جمعیت های ستاره ای را داشته باشند.

پس آیا ممکن بود که این کهکشان ها همزمان هم ستاره و هم «هسته کهکشانی فعال» باشند؟ یا یک مرحله تکاملی بین این دو؟ در هر صورت، “نقاط قرمز کوچک” ممکن است چیزی در مورد تولد سیاهچاله ها و ستاره های کلان پرجرم در کهکشان ها به ما بیاموزد.

کهکشان های “غیرممکن” اولیه

علاوه بر کهکشان های بسیار پر جنب و جوش اولیه، تلسکوپ فضایی جیمز وب توانست بقایای کهکشان های مرده اولیه را نیز بیابد. کهکشان هایی در کیهان اولیه که یادگاری از شکل گیری ستارگان در طلوع کیهانی بودند.

بقایای بقایای آن قبلاً توسط هابل و تلسکوپ های زمینی پیدا شده بود، اما فقط جیمز وب توانست نور آنها را تشریح کند تا بفهمد چه مدت مرده بودند.

“جیمز وب” توانسته است کهکشان های بسیار عظیمی را کشف کند که در ۷۰۰ میلیون سال اول تاریخ کیهانی شکل گرفته اند. کهکشان هایی با جرمی مشابه جرم راه شیری ما یا بیشتر.

اما مشکل این است که مدل‌های کنونی ما از شکل‌گیری کهکشان‌ها نمی‌توانند این اجرام را توضیح دهند، زیرا آنها خیلی بزرگ هستند و خیلی سریع شکل گرفته‌اند.

کیهان شناسان هنوز در حال بحث هستند که آیا مدل ها را تغییر دهند یا در مورد ماهیت ماده تاریک و چگونگی ایجاد اولین اجسام در حال پوسیدگی تجدید نظر کنند.

تلسکوپ فضایی «جیمز وب» از همان روزهای اول بهره برداری، بسیاری از کاستی های مدل های کنونی ما از کیهان را آشکار کرده و زمینه های لازم را برای اصلاح مدل های ما فراهم کرده است.

معمای “نقاط قرمز مرموز” هنوز حل نشده است و انتظار می رود که اکتشافات جدید جیمز وب از اعماق کیهان همچنان ما را شگفت زده کند.

منبع: یورونیوز