این تصاویر زیبا از جهان کار دست یک هنرمند نیست، بلکه تصاویری هستند که توسط تلسکوپ‌های فضایی بر فراز سر انسان‌ها در مدار به وجود آمدند. تقریبا ۱۳.۶ میلیارد سال پیش نور از تاریکی بیرون آمد، اما هیچکس دقیقا نمی‌داند که ستاره‌های اولیه چگونه متولد شدند.
آسمان شب همانند یک ماشین زمان عمل می‌کند و چشم دوختن به ستاره‌ها و کهکشان‌ها به بشر این امکان را می‌دهد که تاریخچه گذشته آن‌ها را مشاهده کند؛ زیرا نور با سرعتی محدود در کیهان حرکت کرده و تا زمانی که فاصله زیادی نداشته باشد به ما نمی‌رسد؛ در واقع، وقتی که ستاره‌ها می‌میرند، انفجارهای ابرنواختر عناصر جدیدی را تولید می‌کنند و انسان‌ها در حال تماشای جلوه‌ای از گذشته آنان هستند.
امروزه بهترین تلسکوپ‌ها می‌توانند دوردست‌ها را رصد کنند!
ما با تلسکوپ‌های فضایی می‌توانیم روشن شدن اولین ستاره‌ها را ببینیم؛ همچنین از مشاهده خلقت اولیه و عناصری که منجر به مواردی مانند حیات شدند، باز نخواهیم ماند.
یکی از بزرگترین سوالات بشر این است که آیا تنها هستیم؟ با وجود کشف بیش از ۵ هزار سیاره فراخورشیدی، دانشمندان خیلی کم در مورد آن‌ها می‌دانند و تنها اطلاعات موجود، ایده‌ای تقریبی از اندازه و جرم و فاصله آن‌ها تا ستاره مادر یا به عبارتی ابتدایی‌ترین مشخصات آن‌ها می‌باشد.
اگر در یک سیاره حیات وجود داشته باشد، تلسکوپ فضایی جیمز وب قادر به تشخیص آن است؛ در مقایسه با تلسکوپ هابل (Hubble) که می‌تواند اجرام دور دست را در چند صد میلیون سال پس از بیگ بنگ ببیند، جیمز وب می‌تواند به عمق‌های بیشتری در کائنات بپردازد و دورترین کهکشان‌ها را مشاهده کند و اطلاعات بیشتری از شرایط اولیه جهان بعد از بیگ بنگ فراهم آورد.
البته تلسکوپ‌های فضایی در مدار زمین قرار نمی‌گیرند تا به اجسامی که رصد می‌کنند، نزدیکتر باشد؛ بلکه به دلیل این است که از آلودگی اتمسفر دور بمانند؛ زیرا اتمسفر می‌تواند باعث تیره شدن تصویرها شود، اما با وجود تلسکوپ‌های فضایی دیگر با این مشکل روبرو نیستیم.
تلسکوپ‌های فضایی به دلیل دور ماندن از جو زمین و تاثیر مخرب آن بر دید، در مدار زمین قرار می‌گیرند. جو زمین می‌تواند برخی از فرکانس‌های انرژی را مسدود و تصویر نهایی را تیره کند. با قرارگیری تلسکوپ‌ها در فضا، آن‌ها می‌توانند نور پایدارتر و واضح‌تری از اشیا کیهانی را ثبت کنند و به این ترتیب کیفیت تصاویری که تولید می‌کنند، بالاتر می‌رود.
در مورد تلسکوپ‌ها تقریبا همه چیز به اندازه آن‌ها بستگی دارد، یعنی هر چه بزرگتر باشند، وضوح و حساسیت‌شان بیشتر می‌شود. وقتی ستاره‌شناسان اسم تلسکوپ فضایی را آوردند، منظور آن‌ها در واقع یک آینه اصلی بزرگ بود که هرچه بزرگتر باشد، فوتون‌های بیشتری را دریافت می‌کند.
تلسکوپی که انقلابی در علم نجوم ایجاد کرد
در ۲۴آوریل۱۹۹۰، یکی از پیشرفته‌ترین تلسکوپ‌های فضایی با نام هابل توسط شاتل فضایی دیسکاوری (Discovery) به فضا پرتاب شد. هابل در ارتفاع نزدیک به ۵۴۴ کیلومتری سطح زمین در مدار زمین قرار گرفت و امکان تعمیر آن در فضا توسط فضانوردان وجود دارد.
این تلسکوپ در آغاز طراحی شده بود تا ۱۵ سال کار کند، اما سه دهه پس از فرستادن آن به فضا هنوز با سرعت ۲۰ کیلومتر در ساعت به دور زمین می‌چرخد، یعنی در هر ۹۷ دقیقه یک بار یک دور کامل زمین را طی می‌کند.
از آن زمان تاکنون تلسکوپ فضایی هابل بیش از ۱.۵ میلیون رصد انجام داده و به حل بعضی از معماهای سامانه خورشیدی و فراتر از آن کمک می‌کند. در مدت بیش از ۳۰ سال، تلسکوپ فضایی هابل تصاویر خیره‌کننده‌ای از فضا به جهان ارائه داده و جزو پیشرفته‌ترین دستگاه‌هایی می‌باشد که انسان در مدار قرار داده است.
البته اولین تصاویری که تلسکوپ فضایی هابل ارسال کرد، تار بودند؛ چرا که لبه خارجی آینه اصلی بیش از حد مسطح شده بود. آینه نامناسب هابل بسیار بزرگ بود و امکان جایگزین کردن آن نیز وجود نداشت؛ در عوض فضانوردان دوربین اصلی هابل را با یک دوربین جدید جایگزین کردند.
شاتل فضایی اندیور (Endever) برای تعمیرات روی هابل به فضا فرستاده شد و در این ماموریت تاریخی، فضانوردان در طی پنج راهپیمایی فضایی، تجهیزات معیوب را تعمیر و اجزای جدیدی را نصب کردند. اگر این تعمیرات موفقیت‌آمیز نبود، هابل ممکن بود به یکی از بزرگترین شکست‌ها در تاریخ علم تبدیل شود؛ سرانجام اولین تصویر واضح در سال ۱۹۹۴ گرفته و به زمین فرستاده شد.
تلسکوپ فضایی هابل به خاطر ارائه تصاویری که پیش از این دیده نمی‌شدند و همچنین ارتباط انسانی خاصی که با کاربران برقرار می‌کرد، معروف شد. هابل به عنوان تلسکوپی که مشکلات فراوانی داشت و تعمیر شد، حالا کارهای بزرگی انجام داده و پدیده‌هایی را به مردم نشان داده که مردم قبل از آن هیچ تصوری راجب به آن‌ها نداشتند.
از ستون‌های آفرینش (Pillars of Creation) می‌توان به عنوان یک تصویر مشهور ثبت شده توسط تلسکوپ فضایی هابل یاد کرد که در کریسمس سال ۱۹۹۵ پس از رفع مشکلات اولیه آن گرفته شد.
از تصاویری که تلسکوپ فضایی هابل ثبت کرده است، می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
- سحابی رتیل (Tarantula)
- سحابی عقاب (Eagle)
- سحابی خرچنگ (Crab)
- سحابی حباب (Bubble Nebula)
- سحابی پرده
- سحابی سر میمون (Pillars in the Monkey Head Nebula)
- سحابی پروانه (Butterfly Nebula)
- سحابی میگو (Shrimp Nebula) یا (Rostokko)
- حلقه انیشتین (Einstein Rings)
- ابرحباب هابل
- نخستین نور (Hubble’s First Light)
- شمشیر ستاره‌ای
- میدان میراث هابل (Hubble Heritage)
همچنین دستاوردهای هابل به صورت زیر هستند:
- بیش از ۴۰۰ هزار رصد جداگانه از اجرام آسمانی
- نخستین تلسکوپ نوری که توانست از یک سیاهچاله تصویربرداری کند.
- در سال ۱۹۹۴ هابل از برخورد دنباله دار شومیکر- لوی۹ (Comet Shoemaker–Levy 9) با مشتری تصویربرداری کرد.
- ثبت تصویری با فاصله ۱۳ میلیارد سال نوری از زمین
- کشف دو قمر پلوتون
- کشف اریس (Eris)
- تعیین نرخ دقیق انبساط جهان
جالب است بدانید هابل به افتخار ادوین هابل، ستاره‌شناس آمریکایی، نامگذاری شده است.
در کریسمس سال ۱۹۹۵، اخترشناسان مسئول تلسکوپ فضایی هابل عکس فوق‌العاده‌ای گرفتند؛ عکسبرداری از یک قسمت فضای خالی! وقتی تصاویر را دریافت کردند، معلوم شد آن قسمت کوچک فضا دارای تعداد زیادی ستاره و کهکشان می‌باشد؛ این عمیق‌ترین تصویری بود که تا آن زمان از جهان وجود داشت و به عنوان میدان عمیق هابل شناخته می‌شود که حدود ۳ هزار کهکشان را به تصویر می‌کشد.
بزرگترین تلسکوپ فضایی تا الان
تلسکوپ فضایی جیمز وب، به گونه‌ای طراحی شده که بتواند به عقب‌تر از تلسکوپ هابل نگاه کند و در نتیجه به مشاهده اولین ستاره‌ها و کهکشان‌ها بپردازد؛ این تلسکوپ عمیق‌ترین و تیزترین تصاویر مادون قرمز از جهان دوردست را ارائه می‌دهد و نقش مهمی در کاوش در اوایل جهان دارد.
تصویری که ناسا از تلسکوپ فضایی جیمز وب منتشر کرد، حاوی نور ستارگانی بود که قدیمی‌تر از هر چیزی که قبلا دیده شده بود. جیمز وب هم‌تراز با آپولو (Apollo) است و فقط از نظر پیچیدگی، دسترسی، دامنه و غیره تفاوت دارد.
جیمز وب به عنوان پیشرفته‌ترین تلسکوپ با سرمایه‌گذاری بیش از ۸ میلیارد پوند و تلاش بیش از ده هزار نفر ساخته شده که به بررسی زوایای مختلف تاریخ کیهان و مشاهده نورهای اولیه ستارگان می‌پردازد؛ این تلسکوپ قادر به تولید عمیق‌ترین و واضح‌ترین تصاویر فروسرخ از کیهان دوردست می‌باشد و به عنوان رصدخانه اصلی برای هزاران ستاره‌شناس در سراسر جهان خدمت می‌کند.
جیمز وب به جای استفاده از یک آینه شیشه‌ای مانند تلسکوپ هابل، از ۱۸ قطعه شش‌ضلعی استفاده می‌کند که هر یک از این آینه‌ها دارای قطر ۱.۳۲ متر هستند؛ این تلسکوپ، به افتخار مدیر ناسا که در دوران برنامه‌های فضایی سال‌های ۱۹۶۰ حرکت به سمت ماه را رهبری می‌کرد، به این اسم نامگذاری شده و از قطعاتی از فلز سبک وزنی به نام بریلیم ساخته شده است.
GN-z11، به عنوان قدیمی‌ترین کهکشان رصد شده توسط توسط هابل (تا قبل از پرتاب جیمز وب) به شمار می‌رفت که ۴۰۰ میلیون سال پس از انفجار بزرگ شکل گرفته بود؛ این تصویر آخرین حدی می‌باشد که هابل می‌تواند ببیند، برای مشاهده کهکشان‌های قدیمی‌تر، تلسکوپ جیمز وب باید نوری را شناسایی کند که از دید انسان پنهان است.
نور از کهکشان‌های بسیار دور در طی سفر طولانی‌اش در فضا به دلیل انبساط جهان، طول موجش افزایش می‌یابد و به سمت قرمز شدن پیش می‌رود و سرخ و سرخ‌تر می‌شود تا در نهایت به نور مادون قرمز برسد؛ بنابراین نور ستاره‌ای که در ابتدا مرئی بوده میلیاردها سال در سراسر انبساط کیهان سفر می‌کند و اکنون به سمت مادون قرمز کشیده می‌شود.
در نتیجه، اشیا قدیمی و دور را می‌توان با نور مادون قرمز مشاهده کرد و برای دیدن اولین ستاره‌ها و کهکشان‌ها تلسکوپ فضایی جیمز وب باید بتواند نور مادون قرمز آن را تشخیص دهد.
انسان‌ها می‌توانند نور مادون قرمز را حس کنند، هر چند نمی‌توانند آن را ببینند؛ زیرا انرژی حرارتی است. تلسکوپ مادون قرمز در فضا برای کار کردن با چالش‌های بزرگی مواجه بود؛ زیرا به نور خورشید بسیار شدیدی برخورد می‌کرد که باعث گرم شدن تلسکوپ و انتشار تابش مادون قرمز خود می‌شد و این تابش می‌توانست نور مادون قرمز ضعیف‌تری که از کهکشان‌های دور می‌آمد را بپوشاند؛ پس برای این که تلسکوپ کار کند، مهندسان جیمز وب باید تلاش می‌کردند تا آن را سرد نگه دارند.
آن‌ها یک ایده داشتند: اگرچه خورشید بسیار داغ است، اما فضا سرد می‌باشد. یک سایه‌بان بزرگ برای کاهش دما در سمت تاریک جیمز وب به عنوان یک سامانه کنترل حرارتی غیرفعال طراحی شد تا از دستگاه و ابزارهای آن در برابر تابش مستقیم آفتاب محافظت کند تا به این ترتیب دما به گونه‌ای چشمگیر کاهش یابد.
این بزرگترین چالش ساخت تلسکوپ جیمز وب بود؛ چرا که قسمت سرد آن باید خنک‌تر از نیتروژن مایع باقی بماند و کل ماموریت به کار طراحی آفتاب‌گیر بستگی داشت.
سازماندهی برای سایه‌بان بزرگی به وسعت یک زمین تنیس که برای سایه انداختن به کل تلسکوپ کارآمد باشد، از ۱۳اوت۲۰۰۸ آغاز شد؛ این سایه‌بان به طور خاص برای پوشش کامل تلسکوپ خورشیدی طراحی شده که دارای ابعاد تقریبی ۲۱ متر در ۱۴ متر می‌باشد؛ این ابعاد باعث می‌شود که سایه‌بان به اندازه‌ای بزرگ باشد که در هیچ کدام از ماهواره‌برهای موجود جا نگیرد.
برای جلوگیری از تقریبا تمام گرمای خورشید باید از ۵ لایه مواد بازتابنده ساخته شود؛ بنابراین گرمایی که از یک لایه عبور می‌کند توسط لایه بعدی منعکس می‌شود، تنها راه رساندن این آفتاب‌گیر غول پیکر به فضا آن بود که آن را تا کنند، اما به محض رسیدن به فضا باید باز شود و این خطرناکترین قسمت کل ماموریت بود.
ناسا از پلیمر کپتون برای ساخت پوشش آفتابی استفاده کرد که نازک‌تر از موی انسان و تقریبا به استحکام فولاد است. لایه خاص سیلیکونی صورتی رنگ در سمت آفتاب تقریبا ۹۰ درصد از گرمای خورشید را بازتاب می‌کند و چهار لایه بعدی باید باقی مانده گرما را از اطراف منعکس کنند. ساخت این سایه‌بان سه سال طول کشید.
تلسکوپ جیمز وب در نقطه لاگرانژ دو (L2) قرار دارد که حدود ۱.۵ میلیون کیلومتر از زمین فاصله دارد؛ این نقطه یک وضعیت تعادل گرانشی دارد که به تلسکوپ کمک می‌کند تا با سرعت یکسان با زمین به دور خورشید بچرخد و در موقعیت خود ثابت بماند.
در این مدار گرمای خورشید همیشه از یک طرف تلسکوپ را مورد هدف قرار می‌دهد و می‌تواند با آفتاب‌گیر غول‌پیکر مسدود شود، اما این موقعیت بسیار دور است، تقریبا چهار برابر دور‌تر از فاصله ماه تا زمین! آنقدر دور که اگر مشکلی پیش بیاید، تعمیرات نمی‌تواند انجام شود.
آینه‌های این تلسکوپ با یک لایه نازک طلا پوشش داده شده‌اند تا نور مادون قرمز را بهتر بازتاب دهند. با این آینه، جیمز وب حتی قادر است حیات را در دنیای دیگر تشخیص دهد.
سرانجام در روز کریسمس ۲۰۲۱ تلسکوپ فضایی جیمز وب آماده شد
ماهواره‌بر آریان (Ariane) ۲۷ دقیقه پس از پرتاب، جیمز وب را به سفر یک ماهه در موقعیت مداری ۱.۵ میلیون کیلومتری می‌فرستد. ۱۱ روز پس از پرتاب، تیم آینه ثانویه را مستقر می‌کند و سپس اولین بال آینه اصلی را به موقعیت خود منتقل می‌کند. دو هفته پس از پرتاب، آن‌ها شروع به استقرار نهایی می‌کنند و در نهایت بال دوم آینه باز می‌شود و پس از این‌ها، تلسکوپ کاملا راه‌اندازی شد.
تلسکوپ فضایی جیمز وب در تاریخ ۲۵دسامبر۲۰۲۱ از پایگاه فضایی گویان (Guiana) فرانسه پرتاب شد و در ژانویه۲۰۲۲ به مقصد خود رسید. پس از یک دوره ۳۰ روزه فعال‌سازی و انتقال به مدار عملیاتی، مهندسان در تاریخ ۲۲ژوئن۲۰۲۲ نخستین تصویر از کهکشان‌های دوردست را مشاهده کردند.
در این تصویر، جیمز وب در عرض ۱۲ ساعت به چیزی نزدیکتر به زمان رصد هابل دست یافت و تصویر نخست رسمی جیمز وب نیز در ۲۲ژوئیه۲۰۲۲ منتشر شد.
تلسکوپ فضایی روسیه
در ۱۳جولای۲۰۱۹ رصدخانه بی‌نظیر روسیه به نام اسپکتر آرجی (Spektr RG) از پایگاه فضایی بایکونور (Baikonur) در قزاقستان توسط ماهواره‌بر پروتون-ام (Proton-M) به فضا رفت و امروزه در مجاورت نقطه لانگرانژ ۲ به دور از خورشید و به فاصله ۱.۵ میلیون کیلومتری از سیاره کار می‌کند.
این رصدخانه شامل دو تلسکوپ اشعه ایکس ART-XC متعلق به روسیه و eROSITA متعلق به آلمان می‌باشد که در پروژه مشترک اسپکتر آرجی به منظور اسکن کهکشان‌های دور همکاری می‌کردند؛ با وقوع حمله روسیه به اوکراین و تعطیلی قسمت آلمانی پروژه، برنامه‌های رصدی ART-XC تغییراتی کرد و از مارس۲۰۲۲ شروع به برنامه‌ریزی و رصد نواحی دیگر آسمان کردند.
این تلسکوپ فضایی، دویست هزار خوشه کهکشانی و بیش از یک میلیون کوازار ناشناخته در هسته کهکشان‌های فعال کشف کرده که به دانشمندان کمک می‌کند تا اطلاعات بیشتری از ساختار و تکامل جهان به دست آورند.
یک کوازار هسته‌ای بسیار درخشان از یک کهکشان فعال است که به وسیله یک سیاهچاله فوق‌العاده بزرگ تامین انرژی می‌شود. کوازارها معمولا در کهکشان‌های دوردست یافت می‌شوند و به عنوان یکی از درخشان‌ترین اجرام در کیهان شناخته می‌شوند.
از دستاوردهای دیگر آن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- در ۹نوامبر شاهد تخریب جزر و مدی یک ستاره توسط سیاهچاله عظیم.
- در ۹دسامبر کشف حباب‌های گاز داغ را در هاله راه شیری.
- در ۱۵دسامبر به پایان رساندن دومین اسکن آسمان.
- در ۲۵ژانویه دریافت تصاویر اشعه ایکس از کهکشان کما.
- در ۲۹آوریل شاهد بیدار شدن سیاهچاله‌ای عظیم.
- در ۱۶ژوئن به پایان رساندن سومین اسکن از آسمان.
- در ۵ژوئیه کشف ۱۸ ابرخوشه در حال ظهور.
- و در ۵جولای جایزه مارسل گروسمن (Marcel Grossmann) به روسی لاووچکین (Lavochkin) اهدا شد.
اسپیتزر
تلسکوپ اسپیتزر (Spitzer) ناسا یکی از بزرگترین رصدخانه‌های ناسا با ۴ تلسکوپ قدرتمند بود که از اوایل دهه ۱۹۹۰ تا اوایل ۲۰۰۰ به فضا پرتاب شد و نهایتا از سال ۲۰۰۳ به یکی از ارزشمندترین ابزارهای ستاره‌شناسان مبدل شد، اما در سال ۲۰۲۰ این تلسکوپ بازنشسته شد و جمع‌آوری داده‌ها را متوقف کرد.
تلسکوپ فضایی اسپیتزر برای مشاهده اشیا کیهانی در نور مادون قرمز نیاز به سامانه خنک کننده خاصی داشت؛ این تلسکوپ در سال ۲۰۰۶ توانست کهکشان آندرومدا (Andromeda) را بررسی کند که دارای بیش از یک تریلیون ستاره بود؛ تلسکوپ اسپیتزر ناسا در ۲۲فوریه۲۰۱۷ موفق به کشف خارق‌العاده سیاره‌ای به اندازه زمین شد.
بسیار عالی و آموزنده