تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) که در (دسامبر 2021) به مدار پرتاب شد، اولین ماه‌های خود را دور از زمین گذراند و ابزارهای خود را در حالی که ستاره‌شناسان جهان مشتاقانه منتظر بودند، کالیبره کرد. خوب، JWST بیش از یک سال است که کار می کند، و ناسا از این فرصت استفاده کرده و برخی از تصاویر دیدنی تر ارسال شده توسط تلسکوپ فضایی را منتشر کرده است.
ابتدا یک یادآوری کوچک، JWST مانند اکثر تلسکوپ های بزرگ نجومی با گرفتن تصاویر دیجیتالی با نوردهی طولانی از هر شی نجومی که مطالعه می کند، کار می کند. بیشتر این اجرام «فضای عمیق» در واقع بسیار تاریک هستند و تنها راه برای گرفتن تصاویر خوب این است که دوربین تلسکوپ را باز کنید و اجازه دهید نور در مدت زمان طولانی فوتون به فوتون جمع کند. سپس این تصاویر با کامپیوتر بهبود می یابند تا جزئیاتی را که ستاره شناسان به آن علاقه مند هستند نشان دهند. به عبارت دیگر، عکس‌های منتشر شده توسط ناسا آن چیزی نیست که اگر واقعاً از طریق تلسکوپ به همان جسم نگاه کنید، می‌بینید.
یکی دیگر از تفاوت های بزرگ بین JWST و سایر تلسکوپ ها، حتی تلسکوپ فضایی هابل، این است که JWST در درجه اول به اجرام در قسمت فروسرخ طیف الکترومغناطیسی نگاه می کند. این به JWST اجازه می دهد تا جزئیاتی را ببیند که کاملاً برای چشم ما نامرئی هستند. به همین دلیل است که JWST در بیش از یک میلیون کیلومتر دورتر از زمین قرار گرفته است، زیرا نور مادون قرمزی که از خورشید و زمین می‌آید اگر محافظت نشده باشد، آن را کور می‌کند. مجدداً، تصاویر دیجیتالی گرفته شده توسط JWST در محدوده مادون قرمز، سپس توسط یک کامپیوتر به تصاویر قابل مشاهده برای ستاره شناسان و بقیه ما تبدیل می شوند.
اولین مجموعه از تصاویر منتشر شده توسط تیم JWST در آزمایشگاه فیزیکی جانز هاپکینز مربوط به کهکشان گرداب معروف بود که اغلب مسیه 51 یا به سادگی M51 نامیده می شود. این کهکشان در فاصله 27 میلیون سال نوری از زمین، هدف مورد علاقه منجمان آماتور نه چندان دور از دب اکبر در آسمان است. اگرچه M51 یک کهکشان مارپیچی معمولی است، اما تقریباً به طور کامل به سمت کهکشان ما قرار دارد، بنابراین نمای ما از بازوهای مارپیچی آن بسیار باشکوه است. یک دوجین سال پیش تصویر بسیار زیبایی از M51 توسط هابل گرفته شد و از آن زمان اخترشناسان مشتاق بودند تا با JWST نمایی را دریافت کنند.
اکنون آنها این کار را انجام داده اند و تصویر فراتر از انتظار است. یکی از دلایلی که JWST در محدوده مادون قرمز کار می کند این است که نور مادون قرمز می تواند از گاز و غبار عبور کند که تمایل دارند جزئیات بازوهای مارپیچی کهکشان هایی مانند M51 را در نور مرئی محو کنند. این بدان معناست که JWST به عمق کهکشان می‌بیند، ساختار تصویری که قبلاً دیده نشده بود. همین امر در مورد کهکشان کوتوله کوچک NGC 5195 که در انتهای “دم” M51 قرار دارد و میدان گرانشی آن در واقع مسئول بیشتر ساختار بازوهای مارپیچی گرداب است، صادق است. تصاویری مانند JWST از گرداب نه تنها زیبا هستند، بلکه داده‌های زیادی را در اختیار اخترفیزیکدانان قرار می‌دهند تا در تلاش‌هایشان برای درک چگونگی ساختار کهکشان‌ها و تغییر آنها در طول زمان استفاده کنند.
شی نجومی بعدی که تیم JWST تصاویری از آن منتشر کرد بسیار نزدیکتر به خانه بود و تنها 2600 سال نوری از ما فاصله داشت. سحابی حلقه، یا همان طور که شناخته می شود M57، در آسمان شب نزدیک ستاره درخشان وگا قرار دارد و از بسیاری جهات نمایی اجمالی از سرنوشت آینده خورشید ما است. ستاره ای که در مرکز حلقه قرار دارد زمانی تقریباً به جرم خورشید ما بود، اما حدود یک میلیارد سال پیش تمام سوخت هیدروژن خود را مصرف کرد و شروع به سوزاندن هلیوم کرد. برای اینکه این اتفاق بیفتد، هسته ستاره باید کوچکتر و داغتر می شد و باعث می شد که نواحی بیرونی آن متورم شود و ستاره به یک “غول سرخ” تبدیل شود.
سپس، کمتر از یک میلیون سال پیش، ستاره شروع به تمام شدن هلیوم کرد، بنابراین هسته آن دوباره کوچکتر و داغتر شد، به طوری که نواحی بیرونی آن توسط ستاره به فضای بین ستاره ای رانده شد. این ماده بیشتر از ناحیه استوایی ستاره به بیرون پرتاب می شد، بنابراین حلقه ای را در اطراف ستاره اصلی، سحابی حلقه تشکیل داد.
از آنجایی که خود حلقه از گاز و غبار تشکیل شده است، توانایی JWST برای دیدن در مادون قرمز آن را به ابزاری ایده آل برای مطالعه M57 تبدیل می کند. تصاویر گرفته شده توسط JWST حجم عظیمی از جزئیات را نشان می دهد که قبلاً هرگز دیده نشده بود، از جمله حدود 20000 توده متراکم ماده و هاله ای از 10 کمان متحدالمرکز با 400 میخ. JWST همچنین کشف کرد که ستاره مرکزی که حلقه را ایجاد می کند تنها نیست، بلکه دو ستاره همراه کوچکتر دارد، یکی در حدود 35 واحد نجومی (AU) از ستاره مرکزی، یک واحد نجومی به فاصله زمین از خورشید ما، و دیگری فاصله بیشتری دارد. 14400 AU.
مانند تصاویر کهکشان گرداب، اخترفیزیکدانان چیزهای زیادی خواهند داشت تا آنها را مشغول تجزیه و تحلیل آنچه که JWST در سحابی حلقه پیدا کرده است، نگه دارد. سحابی های حلقه ای نه تنها به این دلیل مهم هستند که آینده خورشید ما را نشان می دهند، بلکه به این دلیل که مواد پرتاب شده از چنین سحابی به این دلیل است که چگونه عناصر سنگین تری مانند اکسیژن، کربن، نیتروژن و سیلیکون در اطراف کهکشان پخش می شوند تا بتوانند سیاره هایی مانند را تشکیل دهند. زمین ما
جدیدترین مجموعه تصاویر گرفته شده توسط JWST مربوط به سوپرنوا 1987A (SN1987A) است، نزدیکترین ابرنواختر به زمین در 400 سال گذشته و تنها ابرنواختری تا به امروز که تصویری از ستاره قبل از انفجار آن گرفته شده است. ابرنواخترها رویدادهای نادری هستند که تنها زمانی رخ می‌دهند که یک ستاره پرجرم، حداقل ۲۰ برابر جرم خورشید ما، تمام سوخت هسته‌ای موجود خود را مصرف کرده باشد. وقتی این اتفاق می افتد، هسته ستاره به یک ستاره نوترونی یا حتی یک سیاهچاله فرو می ریزد. بقیه ستاره در یکی از قدرتمندترین رویدادهای جهان منفجر شد.
بدیهی است که مطالعه ابرنواخترها بسیار سرگرم کننده است، اما مشکل اینجاست که آنها به قدری نادر هستند که به دست آوردن اطلاعات دقیق دشوار است، بیشتر ابرنواخترهای رصد شده توسط ستاره شناسان در کهکشان هایی هستند که میلیاردها سال نوری از ما فاصله دارند. به همین دلیل است که ستاره شناسان بسیار مشتاق بودند که JWST SN1987A را رصد کند. تلسکوپ فضایی هابل سال‌هاست که این ابرنواختر را تماشا می‌کند و موج ضربه‌ای ناشی از انفجار با موادی که از ستاره قبل از تبدیل شدن به نواختن به بیرون پرتاب شده بود، برخورد کرده و با آن برخورد کرده است.
تصاویر JWST این برخورد را با جزئیات بیشتری با مجموعه ای از مواد که شبیه رشته ای از مروارید هستند نشان می دهد. JWST به نظارت بر تغییرات دینامیکی اطراف SN1987A ادامه خواهد داد، در حالی که به دنبال ستاره نوترونی است که باید در انفجار شکل گرفته باشد، اما تاکنون شناسایی نشده است.
تصاویر منتشر شده توسط این تیم (در جانز هاپکینز) تنها آغاز شگفتی‌هایی است که اخترشناسان امیدوارند JWST در سال‌های آینده آشکار کند. همانطور که هابل دیدگاه ما را نسبت به جهان تغییر داد و روشن کرد، JWST مطمئناً همین کار را خواهد کرد.
