امروز: دوشنبه, ۰۴ مهر ۱۴۰۱ برابر با ۲۹ صفر ۱۴۴۴ قمری و ۲۶ سپتامبر ۲۰۲۲ میلادی
کد خبر: 280519
۲۵۰
۱
۰
نسخه چاپی

بررسی اولین تصاویر علمی جیمز وب؛ قبل و بعد

بررسی اولین تصاویر علمی جیمز وب

جیمز وب

تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) به طور کامل مستقر، کاملاً عملیاتی و راه اندازی شده است. از 12 ژوئیه 2022، رسماً اولین مجموعه داده های علمی خود را بازگرداند، و نور جدیدی را بر روی مجموعه ای از پنج هدف که گستردگی قابلیت های رصدخانه را به نمایش می گذارد، می افکند. از همان ابتدا، دانشمندانی که از JWST استفاده می‌کردند، بررسی کردند:

• یک منطقه ستاره‌زایی سحابی در کهکشان خودمان

• طیف یک سیاره فراخورشیدی

• ستاره ای منزوی، در حال مرگ، شبیه خورشید

• گروهی فشرده و فشرده از کهکشان ها

• و یک تصویر میدان عمیق با مرکز یک خوشه کهکشانی عظیم

همه این اهداف قبلا مشاهده شده بودند، اما هرگز توسط هیچ چیزی با قابلیت هایی که JWST مجهز شده است، مشاهده نشد. برای اولین بار در تاریخ، ما اکنون در عصر تلسکوپ فضایی جیمز وب با وضوح بی سابقه، قدرت جمع آوری نور، پوشش طول موج و قابلیت های ابزاری زندگی می کنیم. از منظومه شمسی گرفته تا سیارات فراخورشیدی و منظومه‌های پیش سیاره‌ای، از ستاره‌ها تا خوشه‌های ستاره‌ای و محیط بین ستاره‌ای، و از سیاه‌چاله‌ها تا کهکشان‌ها تا ساختار بزرگ مقیاس کیهان، JWST اکنون شروع به نشان دادن کیهان در نوری کاملاً جدید می‌کند.

تلسکوپ فضایی جیمز وب

1. سحابی کارینا

سحابی کارینا که در فاصله 7000 تا 8000 سال نوری از ما در کهکشان راه شیری قرار دارد، یک منطقه ستاره‌زایی عظیم است. این ابر عظیم گاز مولکولی به طور ناهموار فرو می ریزد و منجر به امواجی از شکل گیری ستاره های جدید و انبوهی از خوشه های ستاره ای فشرده می شود. در داخل، برخی از این ستارگان جوان بیش از 100 جرم خورشیدی دارند و باعث وقوع فجایع ستاره‌ای و رویدادهای انفجاری می‌شوند که در سراسر کیهان منعکس می‌شوند. آنقدر گسترده است که اگر JWST به طور انحصاری به رصد کل سحابی با مجموعه کامل ابزار خود اختصاص داده شود، انجام این کار سال ها طول می کشد.

اما کاری که JWST انجام داد، در عوض، نگاهی به یک منطقه بسیار کوچک و خاص در سحابی کارینا بود. یک منطقه ستاره‌زایی جوان که به‌عنوان «صخره‌های کیهانی» شناخته می‌شود.

اگرچه تعداد زیادی از جزئیات علمی شگفت‌انگیز وجود دارد که به تازگی در اینجا افشا شده‌اند، شاید بهترین راه برای تجربه پیشرفت‌های JWST این باشد که به سادگی به مقایسه قبل و بعد از ظاهر این منطقه از دید بهترین رصدخانه قبلی نگاه کنیم.

جیمز وب

در یک طرف «صخره‌ها»، می‌توانید حفره‌ای غول‌پیکر را ببینید که توسط ستاره‌های داغ، جوان و تازه‌تشکیل شده که در سمت راست بالای صخره‌ها هستند، حک شده است. تشعشعات و بادها ماده خنثی را منفجر می کنند و آن را از بیرون تبخیر می کنند. اما از سوی دیگر، در منطقه غنی از گاز، ستارگان جدید به طور فعال در حال رقابت هستند تا قبل از اینکه موادشان تخلیه شود، شکل بگیرند. درگیری منجر به ویژگی های مختلفی می شود.

• آنچه به نظر می رسد "بخار آبی" است که از بالای کوه ها برمی خیزد، گاز داغ و یونیزه شده ای است که از ناحیه سحابی به بیرون پرتاب می شود.

• آنچه به نظر می رسد "ستون هایی" است که از بالای گاز بالا می روند، در واقع توده های متراکم تری از ماده هستند که در برابر جوشاندن توسط تشعشعات خارجی کمی مقاومت بیشتری دارند. در برخی موارد، ستارگان جدیدی از قبل در داخل آنها شکل می گیرند.

• در داخل به منطقه غنی از گاز، حفره ها را می توان مشاهده کرد. اینها توسط ستارگان تازه متولد شده ای دمیده می شوند که با موفقیت مواد گازی را از داخل یونیزه می کنند.

• به علاوه جریان‌ها و فوران‌های مواد از داخل منطقه غنی از گاز ناشی می‌شوند، پدیده‌ای دیدنی با تجسم‌های خاص متفاوت.

جیمز وب

2. سیاره فراخورشیدی

مانند بسیاری از اولین سیاره های فراخورشیدی کشف شده، WASP-96b یک سیاره غول پیکر گازی است که به دور ستاره مادر خود بسیار محکم می چرخد: با دوره زمانی فقط 3.4 روز. ستاره ای که به دور آن می چرخد ​​شبیه خورشید ما است: یک ستاره کلاس G با جرم، شعاع و دمای تقریباً مشابه ستاره مادر خودمان. این سیاره غول‌پیکر به‌طور قابل توجهی ستاره مادر خود را به‌طور گرانشی می‌کشد که باعث می‌شود ستاره در مدار خود «لرزان» شود، و به ما امکان می‌دهد تشخیص دهیم که اگرچه این سیاره فراخورشیدی به بزرگی مشتری است، اما تنها نیمی از جرم مشتری است.

در همین حال، نزدیکی آن به ستاره مادرش تضمین می کند که دمای جو آن به طور سرسام آوری افزایش یافته است: تا 1300 کلوین، که تقریباً در سراسر سیاره، روز یا شب ثابت است. به طور کلی، انتظار می‌رود این دسته از سیاره‌های فراخورشیدی «مشتری داغ» دارای نشانه‌های طیف‌سنجی بسیار عمیق و قوی باشند، و به یک دلیل بسیار ساده: جو سیاره فراخورشیدی بزرگ و عمیق سیگنال‌های خطی گسیل (و جذب) بزرگ و عمیق می‌سازد. به طور معمول، سیارات غول پیکر گازی غنی از ابر هستند، اما به همین دلیل است که WASP-96b خاص است: عملاً بدون ابر است.

جیمز وب

شاید فکر کرده باشید که در زیر ابرهای غول های گازی در منظومه شمسی خودمان، مانند مشتری، چه چیزی نهفته است. البته ما نمی توانیم آن را ببینیم، زیرا ابرهای مشتری در راه هستند. اما برای WASP-96b، فقدان ابر به این معنی است که ما می‌توانیم آنچه را که در اعماق جو یک غول گازی وجود دارد، ببینیم و برای اولین بار پاسخی داریم: آب. آیا آب زیادی در جو این سیاره فراخورشیدی وجود دارد!

ما قبلاً وجود سدیم را شناسایی کرده بودیم، و این قطعاً هنوز وجود دارد، اما این به این دلیل بود که ما محدود به طول موج هایی بودیم که قبلاً می توانستیم ببینیم. (و سدیم در طول موج‌های نوری ساطع و جذب می‌شود.) اما در طول موج‌های طولانی‌تر، مولکول‌های آب با امضای خاصی برانگیخته و از بین می‌روند، و JWST اولین رصدخانه‌ای است که قادر است طیفی را با سیگنال‌های مشخصه آب حک شده بر روی آن بیرون بکشد. موجود است، فراوان است، و تازه شروع است. شاید در عرض چند سال متوجه شویم که آیا همه غول‌های گازی، از جمله غول‌های گازی ما، به اندازه WASP-96b پرآب هستند یا خیر.

JWST

3. سحابی حلقه جنوبی

یک روز، چه بخواهیم چه نخواهیم، خورشید خواهد مرد. این سرنوشت همه ستارگان است: آنها اتم های سبک را به اتم های سنگین تر در هسته خود می آمیزند و وقتی سوختی را که می توانند با هم ترکیب کنند تمام می کنند، هسته آنها منقبض شده و گرم می شود. اگر آنها به دمای کافی بالا برسند تا شروع به همجوشی محصولات واکنش همجوشی قبلی کنند، ستاره می تواند کمی بیشتر عمر کند و به مرحله بعدی چرخه حیات ستاره ای برسد. اما بیشتر ستارگان، از جمله خورشید و ستاره ای که سحابی حلقه جنوبی را ایجاد می کند، هرگز از مرحله همجوشی هلیوم عبور نمی کنند.

وقتی یک ستاره خورشید مانند می میرد، این کار را به شکلی چشمگیر انجام می دهد. ابتدا به آرامی لایه های بیرونی خود را منفجر می کند و یک سحابی غنی از گاز پیش سیاره ای ایجاد می کند. سپس، هسته ستاره با وجود داشتن تقریباً یک جرم کامل خورشیدی از مواد، منقبض می شود تا جایی که بزرگتر از سیاره زمین نباشد. این انقباض باعث می شود باقیمانده ستاره - که به یک کوتوله سفید تبدیل می شود - گرم شود، که به نوبه خود مواد موجود در حومه را گرم می کند، یونیزه می کند و به بیرون می دمد. این سحابی‌های سیاره‌ای منبسط می‌شوند و تنها برای چند هزار سال می‌درخشند تا اینکه کاملاً محو شوند.

اول از همه، این یک ستاره منفرد و منزوی مانند خورشید ما نیست، بلکه بخشی از یک سیستم دوتایی است. برای اولین بار، چشمان مادون قرمز JWST هر دو مؤلفه را آشکار کرده است: این واقعاً یک سیستم دوتایی است. در مرحله دوم، اگر به حومه سحابی (در سمت چپ) نگاه کنید، یک ویژگی شبیه پیچک را خواهید دید. این کهکشان در واقع یک کهکشان مارپیچی پس‌زمینه و لبه‌ای است که اتفاقاً در آسمان با حومه سحابی همپوشانی دارد. (کهکشان رو به روی دیگری نیز به خود سحابی نزدیکتر است.) همچنین می توانید ببینید که چگونه دماها در سراسر سحابی متفاوت است، زیرا طول موج های مختلف نور با درخشندگی های نسبتاً متفاوتی توسط مناطق با دماهای مختلف روشن می شود.

اما چیزی که بیش از همه به نظر می رسد این است که دیدگاه دقیق JWST از سحابی حلقه جنوبی است. می توانید گره های گاز و گرد و غبار را ببینید. می‌توانید ببینید که این ماده در خارج از "حباب" در مقایسه با داخل چقدر ضعیف است و چگونه ساختارهای طناب مانندی در امتداد لبه حباب وجود دارد.

این ایده در نجوم وجود دارد که شاید برای ایجاد یک سحابی سیاره‌ای که اصلاً قابل رویت است، نیاز به داشتن یک منظومه اجداد دوتایی داشته باشید، و تأیید اینکه سحابی حلقه جنوبی از یک منظومه دوتایی سرچشمه می‌گیرد، کاملاً از این دیدگاه پشتیبانی می‌کند. در حال حاضر، با اولین نتایج علمی خود، JWST در حال ارائه شواهدی است که می تواند به حل برخی از طولانی ترین معماهای کیهانی کمک کند.

JWST

4. پنج نفری استفان

این پنج کهکشان که نزدیک به 150 سال پیش کشف شد، هم اولین گروه فشرده از کهکشان‌هایی است که تا کنون کشف شده است و هم به طور همزمان، آن چیزی نیست که به نظر می‌رسد. در فاصله 290 میلیون سال نوری از ما، دو کهکشان در حال ادغام با هم هستند که دو کهکشان دیگر از نزدیک در کنار هم قرار دارند که به طور همزمان از نظر گرانشی نیز با یکدیگر تعامل دارند. اما کهکشان پنجم - کهکشان مارپیچی روشن و تیز - کاملاً بی ارتباط است. اتفاقاً دقیقاً در امتداد همان خط دید واقع شده است، اما تنها 40 میلیون سال نوری از آن فاصله دارد.

اما این کهکشان‌های متقابل در واقع بخشی از یک گروه بزرگ‌تر و گسترده‌تر از کهکشان‌ها هستند. برخورد و ادغام کهکشان‌ها گاز را بیرون می‌کنند، ستاره‌های جدید تشکیل می‌دهند و جریان‌هایی از مواد ایجاد می‌کنند که در طول موج‌های مختلف نور می‌درخشند. اگرچه انتشارات پرتو ایکس قبلاً در امتداد سطح مشترک این کهکشان‌های در حال برخورد دیده شده بود، JWST به ما این فرصت را می‌دهد که طول موج‌های طولانی‌تر و کم‌انرژی را کاوش کنیم.

اما با چشم‌های فروسرخ JWST، می‌توانیم ویژگی‌های گسترده‌ای را که توسط گاز مختل شده و از بین رفته به‌طور جزر و مدی تولید می‌شوند، ببینیم. در نتیجه فعل و انفعالات گرانشی، شکل این کهکشان‌ها دچار اعوجاج شده‌اند، اما به لطف پوشش طول موج بلند JWST، ما فقط ستاره‌ها را نمی‌بینیم. در عوض، گاز و ماده خنثی به دلیل گرم شدن در هنگام برخورد می درخشد. ستاره‌های جدید در آن کهکشان‌های دورتر، در فاصله 290 میلیون سال نوری از ما، متولد می‌شوند، در حالی که JWST آنقدر قدرتمند است که می‌تواند ستاره‌های منفرد را در کهکشانی پیش‌زمینه که تنها 40 میلیون سال نوری از ما فاصله دارد، شناسایی کند.

ویژگی مورد علاقه من کهکشان های پس زمینه ای است که حتی دورتر از پنج نفری که در اینجا نشان داده شده است ظاهر می شوند، و این به این دلیل است که چشمان JWST به اندازه کافی تیزبین و حساس هستند که نه تنها ویژگی هایی را که می خواهیم مشاهده کنیم، بلکه برای حل هر گونه منبع دور از هم نشان می دهد. نوری که با ابزار آن قابل مشاهده است. یک ضرب المثل قدیمی در نجوم وجود دارد: صدای یک ستاره شناس، داده های ستاره شناس دیگری است. حتی زمانی که اجسام دیگر هدف قرار می گیرند، هر زمان که JWST یک منطقه از فضا را با نوردهی طولانی مشاهده می کند، جهان دور همیشه در حال بازی است.

JWST

با تمرکز دوباره بر روی خود خوشه کهکشان ها، طول موج های مختلف نور، ویژگی های مختلفی را در داخل هر یک از آنها نمایان می کند. با این حال، تنها در مادون قرمز میانی، گاز و غبار را می‌بینید، به علاوه یک ویژگی که قبلاً در برخی از این کهکشان‌ها دیده نشده است: سیاه‌چاله‌های بسیار پرجرم. بالاترین کهکشان فعال است و تابش ساطع می کند، به عنوان یک سیاهچاله پرجرم که فعالانه تغذیه می کند. تنوع طول موج‌هایی که JWST می‌تواند حتی در مادون قرمز میانی مشاهده کند، اطلاعات زیادی در مورد این اجرام در عرض چند روز به ما می‌دهد که با بیش از یک قرن مشاهدات قبل از آن، نتوانسته‌ایم کشف کنیم.

JWST

5. کهکشان خوشه

• کهکشان مرکزی خوشه نه تنها "نور" پراکنده اطراف خود را دارد، بلکه ساختاری دارد: کهکشان های کوچک و خوشه های کروی.

• برخی از کهکشان‌ها به شدت در شکل خود دچار اعوجاج می‌شوند: در نتیجه عدسی‌های گرانشی، جایی که توده‌های پیش‌زمینه به طور فعال نور اجرام پس‌زمینه را منحرف می‌کنند (اما بزرگ‌نمایی می‌کنند).

• اشیایی که قبلا برای هابل نامرئی بودند، اکنون در چشم JWST ظاهر می شوند. اشیایی که توسط هابل قابل حل نبودند اکنون به اجزای متعددی تفکیک شده اند.

• کهکشان هایی که صرفاً «لکه» بودند، اکنون می توان دقیقاً همان نوع کهکشان ها را دید: مارپیچی، بیضوی، یا حتی کهکشان های حلقه ای.

• و اجرام متعددی که فراتر از محدوده طول موج هابل بودند، برای JWST در معرض دید قرار گرفته اند.

کهکشان خوشه

ممکن است از اینکه وضوح در طول موج‌های مادون قرمز متوسط ​​به اندازه طول‌موج‌های مادون قرمز نزدیک نیست، ناراحت باشید. با این حال، همانطور که انتظار می رود، ناامید نشوید. وضوح تلسکوپ شما با تعداد طول موج های نوری که می تواند در قطر آینه اصلی شما قرار بگیرد تعیین می شود و با رفتن به طول موج های بلندتر و طولانی تر، این عدد کوچکتر خواهد بود.

اما نور با طول موج بیشتر دو ویژگی فوق العاده را نشان می دهد. به عنوان مثال، تفاوت دما بین ماده خنثی در هر کهکشان را نشان می دهد. کهکشان‌هایی که در طول موج‌های کوتاه‌تر غیرقابل تشخیص به نظر می‌رسند، می‌توانند در طول‌موج‌های مادون قرمز میانی کاملاً متفاوت به نظر برسند. این داده ها به ما کمک می کند تا تغییرات طبیعی کهکشان ها را بهتر درک کنیم.

اما ویژگی دوم چیزی نیست که بتوانید بصری ببینید: خطوط طیفی اتم‌ها مانند هیدروژن و اکسیژن. با شناسایی آن‌ها، می‌توانیم کاملاً مشخص کنیم که این کهکشان‌ها در چه فاصله‌ای و در چه جابه‌جایی به سرخ قرار دارند. رکورد نهایی کیهانی برای فاصله با اولین تصویر میدان عمیق JWST شکسته نشده است، اما می توانید مطمئن باشید که بررسی های آینده JWST، مانند COSMOS-Web و PANORAMIC، دقیقاً این کار را انجام خواهند داد.

با این حال، مهم‌ترین نکته این است که این تنها نوک کوه یخ کیهانی است که JWST در نهایت برای ما آشکار خواهد کرد. آنچه تاکنون منتشر شده است تنها بیانگر داده های علمی چند روزه است. اولین نتایج علمی شامل هیچ چیزی از منظومه شمسی، از منظومه های سیاره ای تازه شکل گرفته، از فضای بین کهکشان ها، یا از بزرگترین ساختارهای کیهانی در مقیاس نیست.

همچنین قرار نبود داده‌ای در مورد سیاه‌چاله‌های پرجرم فعال داشته باشد، اما به لطف یک کشف سرسام‌آور در Quintet استفان، سرانجام یک کشف غیرمنتظره را نشان داد.

  • منبع
  • حقوق نیوز

دیدگاه

شما هم می توانید دیدگاه خود را ثبت کنید



کد امنیتی کد جدید