با زمینه ژرف وب آشنا شوید؛ نخستین تصویر تمام‌رنگی تلسکوپ فضایی جیمز وب

بامداد سه‌شنبه به وقت ایران، ناسا نخستین تصویر تمام‌رنگی ثبت‌شده به‌وسیله‌ی تلسکوپ فضایی قدرتمند جیمز وب را منتشر کرد. این رونمایی، نقطه‌ی عطف مهمی را برای تلسکوپ فضایی جدید ناسا رقم زد و آغازگر نخستین سال فعالیت علمی تحول‌آفرین آن شد. این تصویر به‌شدت پرجزئیات که در آن برخی از دورترین کهکشان‌های دیده‌شده از زمین به چشم می‌خورند، قدرت عظیم تلسکوپ جیمز وب را به نمایش می‌گذارد و مانند پیش‌نمایش کوتاهی است که وعده‌ی از راه رسیدن عکس‌های به مراتب خیره‌کننده‌تر را می‌دهد.

عکس منتشرشده یکی از چند تصویری است که ناسا قصد دارد این هفته به مناسبت آغاز فعالیت علمی تلسکوپ فضایی جیمز وب منتشر کند. جو بایدن، رئیس‌جمهور آمریکا و بیل نلسون، مدیر ناسا، نخستین تصویر را بامداد سه‌شنبه درجریان رویدادی کوتاه در کاخ سفید رونمایی کردند. بیل نلسون در این رویداد گفت: «آقای رئیس‌جمهور، اگر دانه‌ای شن را در نوک انگشت خود درحالی‌که بازو را کشیده‌اید، نگه دارید، این همان بخشی از کیهان است که می‌بینید.»

همان‌طور که در تصویر دیدنی امروز نشان داده شده، جیمز وب وعده داده است که عرصه‌ی اخترفیزیک را متحول کند. این تلسکوپ که از بزرگ‌ترین آینه‌ی فرستاده‌شده به فضا بهره می‌برد، به ما امکان می‌دهد تا با جمع‌آوری نور برخی از ستارگان و کهکشان‌هایی که درست پس از انفجار بزرگ (بیگ‌بنگ) شکل گرفتند، به‌طور عمیق به گذشته‌ی کیهان نگاه بیندازیم.

تصویر امروز نمونه‌ی کاملی از توانایی تلسکوپ در همین زمینه محسوب می‌شود. این عکس منطقه‌ای از آسمان به نام SMACS 0723 را نشان می‌دهد که مملو از خوشه‌های کهکشانی عظیم در فاصله‌ی ۴٫۶ میلیارد سال نوری از ما است. این خوشه‌های کهکشانی فضا و زمان را در اطراف خود خم می‌کنند و نمایی به مراتب عمیق‌تر از کیهان را پیش روی چشم ما قرار می‌دهند. نلسون در جریان رویداد گفت: «وقتی این عکس با جهان به اشتراک گذاشته شود، لحظه‌ای تاریخی برای علم و فناوری، برای نجوم و اکتشافات فضایی، برای آمریکا و کل بشریت رقم خواهد خورد.»

انتشار عکس امروز نقطه‌ی اوج سفری محسوب می‌شود که دو دهه و نیم پیش برای ناسا و جامعه نجوم آغاز شد. از زمانی که مؤسسه علوم تلسکوپ فضایی آمریکا در سال ۱۹۹۶ ساخت جیمز وب را پیشنهاد داد، دانشمندان مشتاقانه درانتظار آغاز فعالیت آن بودند. جیمز وب به‌عنوان جانشین قدرتمندتر تلسکوپ فضایی هابل که از ۳۰ سال پیش به دور زمین می‌چرخد، شناخته می‌شود و قرار است عمیق‌تر و با جزئیات بیشتر از همیشه به اعماق کیهان نگاه بیندازد.

برای دیدن جهان در جزئیات بی‌سابقه، جیمز وب به تلسکوپی فوق‌العاده پیچیده تبدیل شد. آینه‌ی اصلی با قطر تقریباً ۶٫۵ متر، باید در ۱۸ بخش ۶ ضلعی که مانند آینه‌ای واحد عمل می‌کنند، ساخته می‌شد. همچنین ازآنجاکه چنین تلسکوپ بزرگی در هیچ موشکی جا نمی‌شود، مهندسان باید آن را به صورت تاشدنی می‌ساختند. درنتیجه‌ی این چالش‌ها، ساخت جیمز وب با سال‌ها تأخیر و بدبیاری مواجه و موجب شد بودجه‌ی پروژه به نزدیک ۱۰ میلیارد دلار افزایش یابد.

پس از سال‌ها دردسر، جیمز وب سرانجام در چهارم دی ماه ۱۴۰۱ به فضا پرتاب شد و از سفر برفراز موشک جان سالم به‌در برد. سپس تلسکوپ فرایند دو هفته‌ای گشودن خود در فضا را آغاز کرد؛ مرحله‌ای دلهره‌آور که شامل صدها قطعه‌ی متحرک و نقطه‌ی شکست تکی بود که می‌توانستند با یک اشتباه به مأموریت پایان دهند. اما جیمز وب با گشودن کامل خودر فضا، از این مرحله نیز سربلند بیرون آمد. در گام بعد، گروهی از مهندسان و دانشمندان به‌دقت مشغول تنظیم بخش‌های آینه و کالیبره‌سازی ابزارها شدند تا سرانجام تلسکوپ را برای عمل به وعده‌های باورنکردنی‌اش آماده کنند. بایدن در آستانه‌ی رونمایی از تصویر گفت: «[جیمز وب] پنجره‌ای جدید به سوی تاریخ جهان ما است و امروز می‌خواهیم نخستین نوری را که از این پنجره می‌تابد، ببینیم.»

منطقه‌ی SMACS 0723 محدوده‌ای از آسمان را با خوشه‌های کهکشانی عظیم در پیش‌زمینه‌ی عکس نشان می‌دهد. این خوشه‌ها چنان عظیم هستند که فضا و زمان را در اطرافشان خم می‌کنند. در این پدیده که با عنوان همگرایی یا لنز گرانشی شناخته می‌شود، فضا و زمانِ خم‌شده تا حدی مانند ذره‌بین عمل می‌کنند و دید ما از کهکشان‌های به مراتب دورتر پشت خوشه‌های کهکشانی را تقویت می‌کنند. به‌گفته‌ی نلسون، هزاران کهکشان صرفاً در این عکس وجود دارد و ۱۳ میلیارد سال طول کشیده است تا نور برخی از آن‌ها به آینه‌ی تلسکوپ برسد. نلسون با اشاره به کهکشان‌های ریز تصویر گفت: «نوری که روی یکی از این ذرات کوچک می‌بینید، بیش از ۱۳ میلیارد سال در حرکت بوده است.»

تلسکوپ‌های فضایی قبلا از منطقه‌ی SMACS 0723 عکس‌برداری کرده بودند؛ اما با قدرت و دقت بی‌مانند جیمز وب، اکنون می‌توان این منطقه را با جزئیات باورنکردنی مشاهده کرد. هرچند عکس رنگ‌های خیره‌کننده دارد، ازآنجاکه تصویر اصلی در نور فروسرخ گرفته شده است، دانشمندان رنگ‌ها را به‌صورت دستی به تصویر وارد کرده‌اند. جیمز وب برخلاف هابل نور را در بخش فروسرخ طیف الکترومغناطیس رصد می‌کند؛ نوعی از نور که برای چشم غیرمسلح نادیدنی است، اما آن را روی زمین به صورت گرما احساس می‌کنیم.

مقایسه تصاویر تلسکوپ فضایی جیمز وب و تلسکوپ فضایی هابل از منطقه SMACS 0723.

فروسرخ به‌ویژه برای مشاهده‌ی جهان دوردست ضروری است؛ زیرا نور رسیده از نخستین ستارگان و کهکشان‌ها دراثر انبساط کیهان با گذر از اعماق فضا دچار کشیدگی شده و پدیده‌ای به نام انتقال به سرخ را تجربه کرده است. این نور زمانی که به زمین می‌رسد، به بخش فروسرخ طیف الکترومغناطیس منتقل شده است.

تصویر امروز درواقع ترکیبی از چندین طول موج نور است که جیمز وب در مدت ۱۲٫۵ ساعت جمع‌آوری کرده است. برای مقایسه، ثبت برخی از عمیق‌ترین تصاویری که هابل تاکنون از کیهان گرفته، هفته‌ها طول کشیده است.

تصویر زمینه‌ی ژرف وب صرفاً یک پیش‌نمایش است. ناسا سایر تصاویر را امروز در ساعت ۱۹:۰۰ درجریان رویدادی خبری منتشر خواهد کرد. این تصاویر شامل نماهای شگفت‌انگیز از سحابی‌ها، کهکشان‌ها و نور تفکیک‌شده‌ی جو سیاره‌ای در خارج از منظومه شمسی است.