تا انتشار داده‌های اصلی تلسکوپ "جیمز وب" کمتر از یک ماه مانده است

تلسکوپ فضایی "جیمز وب" اکنون آماده آغاز فعالیت‌های علمی خود است و به گفته ناسا، این تلسکوپ قرار است اولین تصاویر رنگی ثبت شده توسط تلسکوپ فضایی "جیمز وب" را در تاریخ ۱۲ ژوئیه(۲۱ تیر) ۲۰۲۲ منتشر کند. این تلسکوپ برای رسیدن به این لحظه، راهی طولانی را پشت سر گذاشته که به بررسی تعدادی از آن‌ها می‌پردازیم.

کد خبر: ۴۶۱۳۹۸

تاریخ: ۰۴ تير ۱۴۰۱ - ۰۹:۴۲

به گزارش ایران اکونومیست و به نقل از اسپیس، به زودی عصر جدیدی در نجوم آغاز خواهد شد زیرا تلسکوپ "جیمز وب" که بزرگترین تلسکوپ فضایی است که تا به حال ساخته شده شروع به جمع آوری داده‌های علمی می‌کند که به سؤالات ما درباره اولین لحظات شکل‌گیری جهان کمک پاسخ می‌دهد و به اخترشناسان این امکان را می‌دهد که سیارات فراخورشیدی را با جزئیات بیشتری نسبت به گذشته مطالعه کنند. با تمام این موارد، سفر، راه‌اندازی، آزمایش و کالیبراسیون طول این تلسکوپ قدرتمند نزدیک به هشت ماه طول کشیده است تا مطمئن شویم که با ارزش‌ترین تلسکوپ حال حاضر، آماده فعالیت است.

"مارسیا ریکه"(Marcia Rieke)، ستاره شناس دانشگاه آریزونا و دانشمند مسئول یکی از چهار دوربین وب، توضیح می‌دهد که او و همکارانش برای راه اندازی این تلسکوپ چه کاری‌هایی انجام داده‌اند.

از زمان پرتاب این تلسکوپ تاکنون چه اتفاقاتی رخ داده است؟

پس از پرتاب موفقیت‌آمیز تلسکوپ فضایی "جیمز وب" در تاریخ ۲۵ دسامبر سال ۲۰۲۱، محققان، فرآیند طولانی انتقال تلسکوپ به موقعیت مداری نهایی‌اش را آغاز کردند، آن‌ها پس از رسیدن به مقصد مورد نظر، این تلسکوپ را از حالت تا شده اولیه، خارج کردند و وقتی همه تجهیزات سرد شد دوربین‌ها و حسگرها را کالیبره کردند.

تلسکوپ فضایی جیمز وب به نقطه‌ای در مدار خورشید موسوم به نقطه لاگرانژ۲ پرتاب شد.

پرتاب آن مشابه پرتاب همه‌ی موشک‌های دیگر انجام شد. یکی از اولین چیزهایی که همکارانم در ناسا متوجه شدند این بود که این تلسکوپ بیش از آنچه پیش‌بینی می‌شد سوخت باقی‌مانده برای انجام تنظیمات آینده در مدار حفظ کرده است. این به "وب" اجازه می‌دهد تا برای مدت طولانی‌تری نسبت به هدف ۱۰ ساله اولیه‌ای که برای آن تعیین شده بود، به فعالیت بپردازد.

اولین کار "وب" در طول سفر یک ماهه خود به مدار نهایی، باز شدن بود. این کار که بدون هیچ گونه مشکلی پیش رفت، با باز شدن محافظ‌های خورشیدی که به خنک ماندن تلسکوپ کمک می‌کنند آغاز شد و به دنبال آن تراز کردن آینه‌ها و روشن شدن حسگرها انجام گرفت.

هنگامی که محافظ خورشیدی باز شد، تیم ما شروع به نظارت بر دمای چهار دوربین و طیف‌سنج روی تلسکوپ کرد، ما منتظر ماندیم تا دمای آن‌ها به اندازه کافی پایین بیاید تا بتوان آزمایش هر یک از ۱۷ وضعیت مختلف را آغاز کرد.

ابتدا چه چیزی را بررسی کردید؟

دوربین‌های "وب" درست همانطور که مهندسان پیش‌بینی کرده بودند خنک شدند و اولین ابزاری که تیم روشن کرد، "دوربین مادون قرمز نزدیک" یا "NIRCam" بود. این دوربین برای مطالعه نور مادون قرمز ضعیف قدیمی‌ترین ستاره‌ها یا کهکشان‌ها در جهان طراحی شده است. اما قبل از اینکه بتواند این کار را انجام دهد، باید به تراز شدن ۱۸ بخش منفرد آینه "وب" کمک می‌کرد.

هنگامی که دوربین "NIRCam" تا دمای منفی ۲۸۰ درجه فارنهایت(۱۳۷ سانتی‌گراد)  خنک شد، شروع به تشخیص نور منعکس شده از بخش‌های مختلف آینه اصلی "وب" و تولید اولین تصاویر ثبت شده توسط این تلسکوپ کرد. تیم "NIRCam" زمانی که اولین تصویر نوری به دست آمد، به وجد آمدند.

این تصاویر نشان دادند که بخش‌های مختلف آینه، همگی بر ناحیه نسبتاً کوچکی از آسمان متمرکز شده‌اند و هم‌ترازی آینه بسیار بهتر از بدترین سناریوهایی بود که برای آن آماده شده بودیم.

حسگر هدایت خوب(fine guidance sensor) یا FGS "وب" نیز در این زمان وارد عمل شد. این حسگر کمک می‌کند تا تلسکوپ "وب" به‌طور پیوسته به سمت هدف مورد نظر قرار بگیرد. با استفاده از ستاره‌ای موسوم به "HD۸۴۸۰۰" به عنوان نقطه مرجع، همکاران من در تیم "NIRCam" به تراز کردن بخش‌های مختلف آینه کمک کردند تا زمانی که این فرایند کامل شد.

پس از آن چه حسگرهایی فعال شدند؟

همانطور که تراز آینه‌ها در روز ۱۱ مارس به پایان رسید، "طیف‌نگار مادون قرمز نزدیک"(NIRSpec) و "تصویرگر مادون قرمز نزدیک" و "طیف‌نگار بدون شکاف"(NIRISS) فرایند خنک‌ شدن را به پایان رساندند.

"طیف‌نگار مادون قرمز نزدیک" برای اندازه‌گیری قدرت طول موج‌های مختلف نور که از یک هدف نشات می‌گیرند طراحی شده است. این اطلاعات می‌تواند ترکیب و دمای ستارگان و کهکشان‌های دور را آشکار کند. این طیف نگار این کار را با نگاه کردن به شی مورد نظر از طریق شکافی که نورهای دیگر را عبور نمی‌دهد، انجام می‌دهد.

"طیف‌نگار مادون قرمز نزدیک" دارای شکاف‌های متعددی است که به آن اجازه می‌دهد ۱۰۰ جرم آسمانی را به طور همزمان رصد کند. اعضای تیم کار خود را با آزمایش وضعیت چند هدف شروع کردند، آن‌ها دستور باز و بسته شدن شکاف‌ها را صادر و تایید کردند که شکاف‌ها به دستورات به درستی پاسخ می‌دهند. در گام‌های بعدی محل قرارگیری دقیق شکاف‌ها اندازه‌گیری می‌شود و بررسی خواهد شد که چندین هدف را می‌توان به طور همزمان مشاهده کرد.

"NIRISS" یک طیف‌نگار بدون شکاف است که باعث شکست نور در طول‌موج‌های مختلف می‌شود. این ابزار حالت‌های مختلفی دارد، از جمله دو حالت که به طور خاص برای مطالعه سیارات فراخورشیدی طراحی شده‌اند.

تاکنون، بررسی‌ها و کالیبراسیون‌های ابزار به آرامی پیش رفته‌اند، و نتایج نشان می‌دهد که هم "NIRSpec" و هم "NIRISS" داده‌های بهتری نسبت به پیش‌بینی مهندسان قبل از پرتاب ارائه می‌دهند.

آخرین ابزاری که روشن شد چه بود؟

آخرین ابزاری که در وب راه‌اندازی شد، ابزار "مادون قرمز میانی" یا "MIRI" بود. "MIRI" برای گرفتن عکس‌هایی از کهکشان‌های دور یا تازه تشکیل شده و همچنین اجرام کم نور و کوچک مانند سیارک‌ها طراحی شده است. این حسگر، طولانی‌ترین طول موج را در میان ابزارهای وب تشخیص می‌دهد و باید در دمای منفی ۴۴۹ درجه فارنهایت (منهای ۲۶۷ درجه سانتیگراد) یعنی تنها ۱۱ درجه فارنهایت بالاتر از صفر مطلق نگه داشته شود. اگر دمای آن بالاتر برود، آشکارسازها تنها گرما را از خود ابزار به دست می‌آورند و نه اجسام جالبی که در فضا هستند. "MIRI" دارای سیستم خنک کننده مخصوص به خود است که قبل از روشن شدن دستگاه به زمان بیشتری نیاز داشت تا کاملاً فعال شود.

ستاره شناسان رادیویی نکاتی را یافته‌اند که نشان می‌دهد کهکشان‌هایی وجود دارند که کاملاً توسط غبار پنهان شده‌اند و توسط تلسکوپ‌هایی مانند هابل غیرقابل شناسایی هستند که طول موج‌هایی از نور مشابه آنچه با چشم انسان قابل مشاهده است را دریافت می‌کند. دمای بسیار پایین به "MIRI" اجازه می‌دهد تا نورهایی که در محدوده مادون قرمز متوسط هستند و می‌توانند راحت‌تر از میان گرد و غبار عبور کند را دریافت کند. ترکیب این توانایی با قابلیت‌های آینه بزرگ وب، به "MIRI" اجازه می‌دهد تا به این ابرهای غبار نفوذ کند و برای اولین بار ستاره‌ها و ساختارها را در چنین کهکشان‌هایی آشکار کند.

چه چیزی در انتظار "وب" است؟

در روز ۱۵ ژوئن(۲۵ خرداد) سال ۲۰۲۲، همه ابزارهای "وب" روشن شدند و این تلسکوپ اولین تصاویر خود را ثبت کرد. علاوه بر این، چهار وضعیت تصویربرداری، سه وضعیت زمانی و سه حالت طیف‌سنجی آزمایش و تایید شده‌اند و تنها سه وضعیت باقی مانده است. در ۱۲ ژوئیه(۲۱ تیر)، ناسا قصد دارد مجموعه‌ای از مشاهدات را منتشر کند.

پس از روز ۱۲ ژوئیه، تلسکوپ فضایی "جیمز وب" به طور تمام وقت مأموریت‌های علمی خود را آغاز خواهد کرد. برنامه دقیق سال آینده هنوز منتشر نشده است، اما ستاره شناسان در سراسر جهان مشتاقانه منتظر دریافت اولین داده‌ها از قدرتمندترین تلسکوپ فضایی جهان هستند.