تصاویر تلسکوپ فضایی جیمز وب : ماشین زمان کیهانی

هفته‌ی هیجان انگیزی با انتشار تصاویر نفس‌گیر از جهان توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب (تفجو) بود. تصاویری مانند تصویر زیر این فرصت را به ما می‌دهد که کهکشان‌های دوردست کم نور را که بیش از ۱۳ میلیارد سال پیش بوده‌اند ببینیم.

ستاره یاسی در مرکز سحابی حلقه جنوبی

سحابی حلقه جنوبی که توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب دیده می شود.

به قول سایت اسپیس، زمان مناسبی است که به عقب برگردیم و از بلیط درجه یک سفر خود به اعماق کیهان قدردانی کنیم و این که چگونه این تصاویر به ما اجازه می‌دهند به گذشته نگاه کنیم.

این تصاویر همچنین نکات جالبی را در مورد چگونگی انبساط کیهان به روشی که ما فاصله‌ها را در مقیاس کیهانی محاسبه می‌کنیم، مطرح می‌کند.

تصویر عمیق تلسکوپ فضایی جیمز وب با تعداد زیادی کهکشان دوردست

تصویر میدان عمیق SMACS 0723 تنها با نوردهی ۱۲.۵ ساعته توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب گرفته شده است. کهکشان‌های کم نور در این تصویر بیش از ۱۳ میلیارد سال پیش این نور را ساطع کردند.

 

سفر در زمان مدرن

نگاه کردن به گذشته ممکن است مفهومی عجیب به نظر برسد، اما این کاری است که محققان فضایی هر روز انجام می دهند.

جهان ما به قوانین فیزیک محدود شده است که یکی از شناخته شده‌ترین قوانین سرعت نور است. و هنگامی که در مورد نور صحبت می‌کنیم، در واقع به تمام طول موج‌های طیف الکترومغناطیسی اشاره می‌کنیم که با سرعت حدود ۳۰۰ هزار کیلومتر در ثانیه حرکت می‌کنند.

نور چنان سریع حرکت می کند که در زندگی روزمره ما آنی به نظر می‌رسد. حتی با این سرعت‌های سرسام‌آور، هنوز مقداری زمان می‌برد تا به گوشه گوشه کیهان سفر کند.

وقتی به ماه نگاه می‌کنید، در واقع ۱.۳ ثانیه پیشِ ماه می‌بینید. این فقط نگاهی کوچک به گذشته است، اما باز هم گذشته است. در مورد نور خورشید هم همین‌طور است، با این تفاوت که فوتون‌ها (ذرات نور) که از سطح خورشید تابش می‌شوند، کمی بیش از هشت دقیقه قبل از رسیدن به زمین حرکت کرده‌اند.

کهکشان ما، کهکشان راه شیری ، بیش از ۱۰۰ هزار سال نوری وسعت دارد. و ستاره‌های زیبای تازه متولد شده در تصویر سحابی کارینا که تفجو گرفته در فاصله ۷۵۰۰ سال نوری از ما قرار دارند. به عبارت دیگر، این سحابی همانطور که در تصویر نشان داده شده مربوط به وقتی است که تقریباً ۲۰۰۰ سال قبل از زمانی است که تصور می شود اولین نوشته در بین النهرین باستان اختراع شده باشد.

نیمه بالایی تصویر پر از ستارگان است و نیمه پایینی تصویر حاوی ستون غول‌پیکر قهوه‌ای نارنجی در سحابی کارینا است.

سحابی کارینا زادگاه ستارگان است.

 

هر زمان که نگاهمان را از زمین بلند می‌کنیم، به گذشته نگاه می‌کنیم تا ببینیم اوضاع در آن زمان چگونه بوده است. این توانایی خارق‌العاده اخترشناسان است، زیرا ما می‌توانیم از نور، همانطور که در طی زمان رصد می‌شود، استفاده کنیم تا راز جهان‌مان را حل کنیم.

 

چیزی که تفجو را جذاب می‌کند

تلسکوپ‌های فضایی به ما امکان می‌دهند محدوده‌های خاصی از نور را ببینیم که قادر به عبور از جو متراکم زمین نیستند. تلسکوپ فضایی هابل به گونه ای طراحی و بهینه شده است که از بخش‌های فرابنفش (UV) و مرئی طیف الکترومغناطیسی استفاده کند.

تفجو برای استفاده از طیف وسیعی از نور مادون قرمز طراحی شده است. و این یک دلیل کلیدی است که تفجو می‌تواند زمان‌های قدیمی‌تری از هابل را ببیند.

نمودار نشان دهنده تفجو برای طول‌موج‌های بلندتر از نور مرئی تا مادون قرمز بهینه شده است. در حالی که هابل برای پوشش دادن طول‌موج کوتاهتر، بخشی از فرابنفش، مرئی و کمی مادون قرمز بهینه شده است.

طیف الکترومغناطیسی با محدوده هابل و تفجو.

هابل برای دیدن طول موج های کوتاه تر بهینه شده است. این دو تلسکوپ مکمل یکدیگر هستند و تصویر کامل تری از کیهان به ما می‌دهند.

 

کهکشان ها طیف وسیعی از طول‌موج‌ها را در طیف الکترومغناطیسی از پرتوهای گاما گرفته تا امواج رادیویی و همه طیف مابین اینها منتشر می‌کنند.  همه اینها اطلاعات مهمی در مورد فیزیک‌های مختلفی که در کهکشان‌ها رخ می‌دهد به ما می‌دهد.

وقتی کهکشان‌ها در نزدیکی ما هستند، نور آنها از زمان گسیل شدن تغییر چندانی نکرده است و می‌توانیم طیف وسیعی از این طول‌موج‌ها را بررسی کنیم تا بفهمیم در درون آنها چه می‌گذرد.

اما وقتی کهکشان ها بسیار دور هستند، دیگر این امکان را نداریم. نور دورترین کهکشان‌ها، همانطور که اکنون می‌بینیم، به دلیل انبساط جهان به طول موج‌های بلندتر و قرمزتر کشیده شده است.

این بدان معناست که مقداری از نوری که در هنگام انتشار برای اولین بار برای چشمان ما قابل مشاهده بود، با انبساط جهان انرژی خود را از دست داده است. اکنون در منطقه کاملاً متفاوتی از طیف الکترومغناطیسی قرار دارد. این پدیده‌ای به نام انتقال به سرخ کیهانی است.

و اینجاست که کار تصاویر تلسکوپ فضایی جیمز وب واقعا چشمگیر می‌شود. گستره وسیع طول‌موج‌های فروسرخ قابل تشخیص توسط تفجو اجازه می‌دهد کهکشان‌هایی را که هابل هرگز نمی‌توانست ببیند را رصد کند. این قابلیت را با آینه عظیم تفجو و وضوح پیکسل فوق العاده ترکیب کنید و قدرتمندترین ماشین زمان در جهان شناخته شده را خواهید داشت.

 

سن نوری مساوی با فاصله نیست

با استفاده از تصاویر تلسکوپ فضایی جیمز وب می‌توانیم کهکشان‌های بسیار دور را که تنها ۱۰۰ میلیون سال پس از انفجار بزرگ (که حدود ۱۳.۸ میلیارد سال پیش رخ داد) ثبت کنیم.

بنابراین قادر خواهیم بود نور ۱۳.۷ میلیارد سال پیش را ببینیم. اما چیزی که مغزتان را قلقلک می‌دهد این است که آن کهکشان‌ها ۱۳.۷ میلیارد سال نوری از ما فاصله ندارند. فاصله واقعی تا آن کهکشان‌ها امروزه ۴۶ میلیارد سال نوری خواهد بود.

این اختلاف به لطف جهان در حال انبساط است و کار در مقیاس بسیار بزرگ را خدعه‌آمیز می‌کند.

جهان به دلیل چیزی به نام انرژی تاریک در حال انبساط است . تصور می‌شود که ثابتی جهانی است که به طور مساوی در تمام حوزه‌های فضا-زمان (بافت جهان ما) عمل می‌کند.

و هر چه جهان بیشتر منبسط شود، تأثیر انرژی تاریک بر انبساط آن بیشتر می‌شود. به همین دلیل است که اگرچه جهان ۱۳.۸ میلیارد سال سن دارد، اما در واقع حدود ۹۳ میلیارد سال نوری وسعت دارد.

ما نمی توانیم اثر انرژی تاریک را در مقیاس کهکشانی (در کهکشان راه شیری) ببینیم، اما می‌توانیم آن را در فواصل کیهانی بسیار بزرگتر ببینیم.

 

بنشینید و لذت ببرید

ما در زمانی زندگی می‌کنیم که فناوری به مرحله شگفت‌انگیزی رسیده. فقط ۱۰۰ سال پیش، نمی دانستیم که خارج از کهکشان ما چیزی وجود دارد. اکنون تخمین می‌زنیم که بیلیاردها کهکشان وجود دارد و ما مشتاق برای  انتخاب هستیم.

برای آینده قابل پیش‌بینی، تفجو هر هفته ما را به سفری در فضا و زمان می‌برد. همانطور که ناسا آن را منتشر می‌کند، می‌توانید از آخرین اخبار مطلع شوید.

ستاره‌شناس آماتور، معلم نجوم، فیزیک‌دان و کارشناس رایانه
  • instagram

دیدگاهتان را بنویسید