بیگ بنگ: اکنون که تلسکوپ فضایی جیمز وب با موفقیت به فضا پرتاب شده، بهتر می‌توانیم ویژگی‌های بی‌نظیر آن را بررسی نماییم. این تلسکوپ با ابزار فروسرخی که دارد می‌تواند نور اولین ستارگانی که پس از بیگ بنگ شکل گرفتند را رصد کند و بفهمد که چگونه آن ستاره‌ها، کهکشان‌ها را تشکیل دادند.

به گزارش بیگ بنگ، تلسکوپ جیمز وب که یک رصدخانه فضایی بزرگ است بسیار عمیق‌تر از تلسکوپ هابل به مطالعۀ کیهان می‌پردازد و می‌تواند به سوالات بنیادی دربارۀ کیهان پاسخ دهد. اسم این تلسکوپ به افتخار دومین مدیر ناسا، “جیمز ادوین وب” نامگذاری شده است که در بخشی از برنامۀ آپولو از فوریه 1961 تا اکتبر 1968 مدیریت این سازمان را بر عهده داشت.

تلسکوپ جیمز وب 100 برابر حساس‌تر از تلسکوپ هابل است و می‌تواند نور فروسرخِ ایجاد شده توسط کهکشان‌هایی به قدمت 13.5 میلیارد سال (یعنی کهکشان‌هایی که پس از رویداد بیگ بنگ تشکیل شده‌اند) را تشخیص دهد. علاوه بر اینکه “جیمز وب” اجرام داخل منظومه شمسی را بررسی می‌نماید، می‌تواند تولد ستارگان، سیارات فراخورشیدی و سیارات دوردستی که پتانسیل حیات دارند را رصد نماید. همچنین این تلسکوپ می‌تواند از نخستین کهکشان‌ها و ستارگان کیهان عکس بگیرد.

سپر حرارتی بزرگ و رصد فروسرخ کیهان

“جیمز وب” یک شاهکار خارق‌العادۀ مهندسی است. این تلسکوپ برای رصد در طول موج‌های فروسرخ باید خنک باشد و به کمک یک سپر خورشیدی به طور دائم در برابر تابش‌های خورشید محافظت می‌شود. سپر خورشیدی که بصورت تا شده است، در طول دو هفته آغازین پرواز، به مرور باز می‌شود تا مساحتی به اندازه‌ طول یک زمین تنیس را پوشش دهد. این محافظ از پنج لایه “کپتون” تشکیل شده که یک طرف آن با آلومینیوم و طرف دیگر آن با سیلیکون پوشانده شده است.

اولین لایه سپر خورشیدی فقط 0.05 میلی‌متر ضخامت دارد، در حالی که ضخامت چهار لایه دیگر 0.025 میلی‌متر است. یعنی حدود یک چهارم نازک‌ترین تار مویی که وجود دارد. ضخامت پوشش‌های آلومینیوم و سیلیکون حتی کمتر است. ضخامت پوشش سیلیکونی حدود 50 نانومتر است، در حالی که پوشش آلومینیومی 100 نانومتر ضخامت دارد. این محافظ خورشیدی از تلسکوپ “جیمز وب” در برابر نور خورشید، زمین و ماه محافظت می‌کند. “سپر خورشیدی” بخش مهمی از تلسکوپ است، زیرا آینه‌ها و ابزارهای فروسرخ باید بسیار سرد و دور از گرما و نور خورشید نگهداری شوند تا به درستی کار کنند.

در حالی که “جیمز وب” در مدار خود می‌چرخد، سپر خورشیدی همیشه بین آینه و جهت تابش نور خورشید قرار می‌گیرد. بدین ترتیب می‌توان گفت که اکسیژن موجود در جو زمین در دمای قسمت سرد “جیمز وب” یخ می‌زند و با گرمای موجود در لایه گرم می‌توان یک تخم مرغ را آب‌پز کرد.

سپر خورشیدی، تلسکوپ را به طور دائم در سایه‌ و در دمای منفی 233 درجه سلسیوس برای عملیات قرار می‌دهد تا مانع از آن شود که انتشار فروسرخ خودِ تلسکوپ سیگنال‌ها را از هدف‌های نجومی منحرف کند. این تلسکوپ چهار ابزار فروسرخ مهم برای رصد کیهان دارد.

• طیف‌سنجی فروسرخ نزدیک (NIRSpec) که می‌تواند به صورت همزمان ۱۰۰ جرم را رصد کند.
• دوربین فروسرخ نزدیک (NIRCam)
• دوربین و طیف‌سنج تلفیقی فروسرخ میانه (MIRI) به همراه یک سرد کننده که دمای دستگاه را منفی ۲۶۶ درجه سلسیوس نگه می‌دارد.
• سیستم هدایتی و تصویربردار میدان وسیع (FGS/NIRISS) که شامل تنظیماتی برای رصد سیاره‌های فراخورشیدی است.

هابل طول موج‌های مرئی، فرابنفش و فروسرخ نزدیک را رصد می‌کند؛ اما جیمز وب طول موج‌های قرمز مرئی تا فروسرخ میانه را رصد می‌کند تا اطلاعات بیشتری از آغاز کیهان و ستارگان اولیه و دوردست بدست بیاورد.

یکی از ابزار مهم جیمز وب که فروسرخ میانی(MIRI) نام دارد، باید تا دمای منفی 266 درجه سلسیوس سرد شود. ابزار فروسرخ میانی این تلسکوپ با نگاه کردن به ابرهای غبار غلیظ، محل تولد ستارگان را آشکار خواهد کرد و می‌تواند مولکول‌هایی مانند آب، دی‌اکسید کربن، متان و کانی‌های سنگی مانند سیلیکات‌ها را در منظومه‌های ستاره‌ای تشخیص دهد.

رصد فروسرخ چه اهمیتی دارد؟

تلسکوپ جیمز وب به کاوش تشعشعات فروسرخ اجرام فضایی می‌پردازد، یعنی طول موج‌های ۰.۶ تا ۲۸.۵ میکرون را پوشش می‌دهد. به یاد داشته باشید که همه‌ی جامدات و مایعات زمانی که تا دمای خاصی گرم می‌شوند، انرژی در طیف مادون قرمز منتشر می‌کنند. در میان طول موج اشعه منتشر شده و دما ارتباط معکوسی وجود دارد یعنی هرچه دما بالاتر باشد طول موج تشعشعات منتشر شده کوتاه‌تر و بالعکس هرچه دما کمتر باشد طول موج تشعشعات منتشر شده بلندتر است. بنابراین  “جیمز وب” می‌تواند مسافت‌های دورتری را در کیهان رصد نماید. همینطور این تلسکوپ آنقدر حساس است که می‌تواند سیارات سردی که دمای سطح آن‌ها به ۲۷ درجه سانتی‌گراد می‌رسد را نیز شناسایی کند.

آینه 6.5 متری تلسکوپ جیمز وب

آینه‌ی اصلی وب از 18 آینه کوچک شش ضلعی تشکیل شده، هر یک از این آینه‌ها قطری 1.32 متر و وزنی حدود 20 کیلوگرم دارند. بنابراین قطر کلی آینه اصلی جیمز وب 6.5 متر است. هریک از آینه‌های تلسکوپ با لایه‌ی نازکی از طلا به اندازۀ میکروسکوپ پوشیده شده‌اند که آنها را برای بازتاب نور فروسرخ بهینه‌سازی می‌کند.

همچنین این تلسکوپ یک آینه ثانویه محدب دارد که 0.74 متر قطر دارد. این دومین سطحی از تلسکوپ است که نور کیهان در مسیر خود به آن برخورد می‌کند.

بخش زیرین تلسکوپ جیمز وب

تلسکوپ جیمز وب در بخش زیرین خود پنل خورشیدی دارد که جهت ذخیره نیرو برای ارتباط و عملکرد دستگاه‌ها فوق‌العاده حیاتی است. همچنین آنتن ارتباطی در این بخش قرار دارد، این آنتن می‌تواند حداقل ۲۸.۶ گیگابایت داده از رصدخانه را دو بار در روز به زمین ارسال کند. در قسمت زیرین محفظۀ فضاپیمایی جیمز وب تجهیزات مربوط به نیروی الکتریکی، سیستم پیشرانه، ارتباطات، جهت‌یابی، گرمایش، سرمایش و پردازش اطلاعات را حمل می‌کند.

مدار تلسکوپ جیمز وب

تلسکوپ جیمز وب هم‌اکنون در فضا است تا خود را به نقطۀ لاگرانژ 2 برساند، این نقطه حدود 1.5 میلیون کیلومتر از زمین فاصله دارد. در واقع این تلسکوپ به دور زمین نمی‌چرخد، بلکه در نقطه‌ای به نام “نقطه لاگرانژ” می‌چرخد که کشش‌های گرانشی زمین و خورشید با هم برابر می‌شوند و یکدیگر را خنثی می‌کنند.

به طور مشخص، این تلسکوپ در میان زمین و خورشید در مدار L۲‌ در سمت دور زمین از خورشید مستقر خواهد شد. در این نقطه، “جیمز وب” همیشه در سایه‌ی زمین خواهد بود و ابزارها مشاهده و خوانش واضح‌تری از کیهان خواهند داشت. در ماه‌های بعد، دستگاه‌ها روشن می‌شوند و قابلیت‌های آنها آزمایش می‌گردد. وب پس از سپری کردن شش ماه در فضا، مشاهدات علمی معمول خود را آغاز خواهد کرد.

کاوش حیرت‌انگیز کیهان

“بیل نلسون” مدیر ناسا گفت: «تلسکوپ فضایی جیمز وب نشان ‌دهندۀ جاه‌طلبی ناسا و شرکای ما برای سوق دادن ما به سوی آینده است. وعده‌ی وب آن چیزی نیست که می‌دانیم کشف خواهد کرد. بلکه چیزی است که ما هنوز در مورد کیهان خود نمی‌دانیم یا هنوز نمی‌توانیم آن را درک کنیم. بی‌صبرانه منتظرم تا ببینم چه چیزی کشف می‌شود!»

“جوزف اشباخر” مدیر کل سازمان فضایی اروپا گفت: «راه‌اندازی جیمز وب رویداد بزرگی از همکاری بین‌المللی است که مأموریت نسل بعدی را ممکن می‌سازد. می‌خواهم از تمام کسانی که در طراحی، ساخت و راه‌اندازی این تلسکوپ مشارکت کردند و این واقعیت را رقم زدند تشکر می‌کنم. ما به کمک وب به چشم‌انداز جدیدی از کیهان و کشفیات حیرت‌آور دست می‌یابیم.»

 سایت علمی بیگ بنگ / منابع: sci-news.com