جیمز وب در برابر هابل؛ مقایسه تصاویر دو تلسکوپ فضایی

تلسکوپ فضایی جیمز وب اکنون پرچم‌دار قدرتمند دنیای تلسکوپ‌های فضایی محسوب می‌شود. جیمز وب از بزرگ‌ترین آینه در بین تمام تلسکوپ‌های پرتاب‌شده به فضا بهره می‌برد و در فاصله‌ای دور از زمین (تقریباً ۱٫۵ میلیون کیلومتر) به دور خورشید می‌چرخد. این تلسکوپ قرار است با نگاه‌کردن به دورترین نقاط جهان و پرده‌برداری از اسرار جدید، تحولی بزرگ در نجوم و اخترفیزیک رقم بزند.

بااین‌حال در سه دهه‌ی گذشته، تلسکوپ فضایی هابل بازیگر اصلی عرصه‌ی تلسکوپ‌های فضایی بوده است. این تلسکوپ که در سال ۱۹۹۰ به فضا پرتاب شد، تصاویر حماسی فراوانی از سیاره‌‌ها، ستارگان، کهکشان‌ها، سحابی‌ ها و بسیاری از دیگر شگفتی‌های نجومی ثبت کرده است.

ازآنجا که هابل در مدار نزدیک زمین قرار داشت، می‌توانست بدون آنکه جو زمین مزاحم فعالیتش شود، تصاویر دقیقی از کیهان بگیرد. این تلسکوپ در طول فعالیت پربار خود عکس‌هایی شگفت‌انگیز ثبت کرد و همچنان به مأموریتش ادامه می‌دهد. به‌گفته‌ی ناسا در ۳۲ سال گذشته، هابل ۱٫۵ میلیون رصد انجام داده و به تولید بیش از ۱۹ هزار مقاله‌ی علمی کمک کرده است.

اکنون جیمز وب قرار است پرچم را از هابل بگیرد و درک ما از جهان را به مراتب افزایش دهد. ناسا در یک پست وبلاگی که این دو تلسکوپ فضایی را مقایسه می‌کند، جیمز وب را «جانشین علمی» هابل می‌خواند. بدون مشاهدات هابل از کیهان، پژوهشگران ساخت تلسکوپی را که بتوند به فراتر از محدوده‌ی دید هابل برود، در اولویت قرار نمی‌دادند. در ادامه با زومیت همراه باشید تا نگاهی دقیق‌تر به تصاویر هر دو تلسکوپ از اهداف آسمانی داشته باشیم.

عکس بالا سمت راست تصویر زمینه‌ی ژرف هابل است که در سال ۱۹۹۵ گرفته و در سال ۱۹۹۶ منتشر شد. این عکس در زمان ثبت، ژرف‌ترین تصویر گرفته‌شده از کیهان محسوب می‌شد. به‌منظور ساخت آن، پژوهشگران ۳۴۲ عکس درطول ۱۰ روز با مجموع ۱۰۰ ساعت نوردهی گرفتند. نتیجه‌ی نهایی، بیش از سه هزار کهکشان پراکنده را در بخش بسیار کوچکی از آسمان پدیدار کرد. گردانندگان هابل در چند دهه‌ی بعدی عکس‌های بهتری از این نوع گرفتند و بسیار ژرف‌تر به فضا نگاه انداختند.

تصویر زمینه فوق ژرف هابل یا XDF در سال ۲۰۱۲ منتشر شد.

عکس بالا، تصویر زمینه فوق ژرف هابل است که در سال ۲۰۱۲ منتشر شد. بیش از ۵۵۰۰ کهکشان در این عکس مشاهده‌پذیر هستند. درطول یک دهه، پژوهشگران مشاهدات ۵۰ روزه از یک منطقه‌‌ی متمرکز را که به دو میلیون ثانیه نوردهی (بیش از ۲۳ روز) منجر شد، جمع‌آوری کردند.

تصاویر تلسکوپ فضایی جیمز وب و تلسکوپ فضایی هابل از خوشه کهکشانی SMACS 0723.

سپس جیمز وب از راه رسید. نخستین عکس تمام‌رنگی علمی جیمز وب بامداد سه‌شنبه به وقت ایران به‌دست جو بایدن، رئیس‌جمهور آمریکا به‌عنوان پیش‌نمایشی برای نخستین مجموعه تصاویر تلسکوپ منتشر شد. درحالی‌که ثبت زمینه‌های ژرف هابل به روزها و بلکه هفته‌ها نوردهی نیاز داشت، جیمز وب موفق شد این تصویر را فقط پس از ۱۲٫۵ ساعت نوردهی ثبت کند.

پهنه‌ی ثبت‌شده از آسمان در تصویر بالا، به‌طرز باورنکردنی‌ای کوچک است؛ آنقدر ریز که تقریباً به اندازه دانه‌ای شن روی دست فردی روی زمین است. در آن قسمت از آسمان، خوشه‌ای کهکشانی به نام SMACS 0732 در فاصله‌ی ۴٫۶ میلیارد سال نوری از ما قرار دارد. این خوشه آنقدر بزرگ است که فضا-زمان را در اطرافش خم و مانند ذره‌بینی کیهانی، کهکشان‌های کم‌نور به مراتب دورتر پشت خود را نمایان می‌کند. برخی از این کهکشان‌ها، کم‌نورترین اجرام فروسرخی محسوب می‌شوند که تاکنون رصد شده‌اند و دانشمندان بی‌صبرانه درانتظار به‌دست‌آوردن اطلاعات بیشتر درباره‌شان هستند.

تصویر بالا یکی از محبوب‌ترین اهداف هابل به نام سحابی شاه‌تخته یا کارینا را در فاصله‌ی ۷۲۰۰ سال نوری از ما نشان می‌دهد. تصویر سمت راست که توسط پروژه میراث هابل در سال ۲۰۰۸ منتشر شد، بخشی از منطقه‌ای ستاره‌ساز را در گوشه‌ی سحابی نشان می‌دهد.

عکس مانند منظره‌ای نقاشی‌شده در سبک امپرسیونیسم با تپه‌ها، دره‌ها و ستون‌های ساخته‌شده از گاز و غبار پراکنده است و تنها شمار کمی از ستارگان درخشان پشت سحابی در آن به چشم می‌آیند. اکنون تصویر به‌روزرسانی‌شده‌ی جیمز وب، همان چشم‌انداز خیره‌کننده را در جزئیات بسیار بیشتر و واضح‌تر نشان می‌دهد. در عکس ستارگانی وجود دارند که قبلاً در پشت گاز و گرد و غبار پنهان شده بودند.

این گروه کهکشانی پنج‌گانه در تصویر هابل که در سال ۲۰۰۹، پس از ارتقای دوربین تلسکوپ در اوایل آن سال گرفته شد، خیره‌کننده است. در آن سال، شاتل فضایی برای پنجمین و آخرین بار از هابل بازدید و به‌روزرسانی مهمی روی آن اعمال کرد. علاوه‌بر دوربین جدیدی که این عکس را گرفت، تلسکوپ نیز ارتقا یافت و تعمیر شد. توانایی فضانوردان برای ملاقات با هابل در مدار نزدیک زمین، این تلسکوپ فضایی را برای مدتی بسیار طولانی عملیاتی نگه داشت.

اما جیمز وب ازآنجاکه از زمین بسیار دور است، از مزیت ملاقات با فضانوردان بی‌بهره خواهد بود. بااین‌حال فضاپیما به اندازه‌ی دست‌کم ۲۰ سال سوخت دارد؛ بدین معنی که در آینده تصاویر بسیار بیشتری مانند نمونه‌ی بالا را مشاهده خواهیم کرد.

عکس بالا، گروهی از کهکشان‌ها را نشان می‌دهد که برای نخستین‌بار در سال ۱۸۷۷ مشاهده شدند. کهکشان بالا سمت چپ، جرم بیگانه‌ی گروه محسوب می‌شود و از چهار عضو دیگر به زمین بسیار نزدیک‌تر است. اما چهار کهکشان دیگر آنقدر به هم نزدیک‌اند که جیمز وب می‌تواند امواج شوک ناشی از برهم‌کنش بین آن‌ها را درحالی‌که یکدیگر را می‌کشند، ببیند.

عکس پنج‌قلوی استفان، بزرگ‌ترین تصویر گرفته‌شده با تلسکوپ جیمز وب محسوب می‌شود و درواقع موزاییکی تشکیل‌شده از بیش از هزار عکس جداگانه‌ی ثبت‌شده با دو ابزار تلسکوپ است: دوربین فروسرخ نزدیک (NIRCam) و ابزار فروسرخ میانی (MIRI). هردو دوربین طول موج‌های فروسرخ نور را جمع‌آوری و به جیمز وب کمک می‌کنند تا از میان گاز و غبار ببیند؛ اما همان‌طور که از نامشان پیدا است، هردو طول موج‌های متفاوتی از نور فروسرخ را جمع‌آوری می‌کنند.

آخرین تصویر، سحابی حلقه جنوبی است که در سال ۱۹۹۸ توسط هابل به تصویر کشیده شد. «حلقه»، ذرات ستاره‌ای درحال مرگ است (کم‌نورترین نقطه از بین دو نقطه‌ی روشن در مرکز تصویر). کوتوله‌ی سفید کوچکی که تمام این آشوب‌ها را به‌وجود آورده است، ستاره‌ای به اندازه‌ی خورشید ما بود. ستاره در مقطعی سوخت خود را به پایان برد و با پرتاب لایه‌های بیرونی‌اش، حلقه‌ای را که در تصویر به چشم می‌خورد، ایجاد کرد. قطر حلقه تقریباً نیم‌سال نوری است و گازها با سرعتی نزدیک به ۱۴٫۵ کیلومتر بر ثانیه به سمت بیرون حرکت می‌کنند.

در سمت چپ، سحابی حلقه جنوبی از نگاه دو ابزار جیمز وب به نام‌های نیرکم و میری دیده می‌شود. تصویری را که برای مقایسه انتخاب کرده‌ایم، با دوربین نیرکم در فروسرخ نزدیک به تصویر کشیده است. نسخه‌ی دیگری از تصویر نیز در فروسرخ میانی ثبت شده است.