كيف غير تلسكوب جيمس ويب الفضائي علم الفلك في عامه الأول

مع اقتراب عيد الميلاد العام الماضي ، اجتمع علماء الفلك وعشاق الفضاء في جميع أنحاء العالم لمشاهدة الإطلاق الذي طال انتظاره لتلسكوب جيمس ويب الفضائي. على الرغم من كونه قطعة هندسية رائعة ، إلا أن التلسكوب لم يكن خاليًا من الخلافات – من تجاوز الميزانية والتأخر عن الجدول الزمني إلى تسميته على اسم مدير ناسا السابق الذي تم اتهامه رهاب المثلية.

على الرغم من الجدل الدائر حول تسمية التلسكوب وتاريخه ، فقد أصبح شيء واحد واضحًا للغاية هذا العام – القدرة العلمية لـ JWST رائعة. بدأت عملياتها العلمية في يوليو 2022 ، وقد سمحت بالفعل لعلماء الفلك بالحصول على وجهات نظر جديدة وكشف الألغاز حول مجموعة كبيرة من موضوعات الفضاء.

الهدف الأكثر إلحاحًا لـ JWST هو أحد أكثر المشاريع طموحًا في التاريخ الحديث لعلم الفلك: إعادة النظر إلى بعض المجرات الأولى ، التي تشكلت عندما كان الكون جديدًا تمامًا.

نظرًا لأن الضوء يستغرق وقتًا للانتقال من مصدره إلينا هنا على الأرض ، فمن خلال النظر إلى المجرات البعيدة للغاية ، يمكن لعلماء الفلك ، في الواقع ، أن ينظروا إلى الوراء في الوقت المناسب لرؤية أقدم المجرات التي تشكلت منذ أكثر من 13 مليار سنة.

رغم أنه كان هناك بعض الجدل بين علماء الفلك حول دقة بعض الاكتشافات الأولى للمجرات المبكرة – لم يتم معايرة أداة JWST بشكل كامل ، لذلك كان هناك مجال للمناورة حول عمر المجرات الأكثر بعدًا بالضبط – دعمت الاكتشافات الحديثة فكرة أن JWST قد رصدها المجرات من أول 350 مليون سنة بعد الانفجار العظيم.

وهذا يجعل هذه المجرات الأقدم التي تم رصدها على الإطلاق ، وكان لديها بعض المفاجآت ، مثل كونها أكثر سطوعًا مما كان متوقعًا. هذا يعني أن هناك المزيد لنتعلمه عن كيفية تشكل المجرات في بدايات الكون.

يتم تحديد هذه المجرات المبكرة باستخدام المسوحات و صور المجال العميق، والتي تستخدم Webb للنظر إلى بقع كبيرة من السماء قد تبدو فارغة للوهلة الأولى. لا تحتوي هذه المناطق على أجسام لامعة مثل كواكب النظام الشمسي وتقع بعيدًا عن مركز مجرتنا ، مما يسمح لعلماء الفلك بالبحث في أعماق الفضاء لاكتشاف هذه الأجسام البعيدة للغاية.

تمكن JWST من اكتشاف ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي لكوكب خارج المجموعة الشمسية لأول مرة واكتشف مؤخرًا مجموعة من المركبات الأخرى في الغلاف الجوي لكوكب WASP-39b أيضًا ، بما في ذلك بخار الماء وثاني أكسيد الكبريت. هذا لا يعني فقط أن العلماء يمكنهم رؤية تكوين الغلاف الجوي للكوكب ، ولكن يمكنهم أيضًا رؤية كيفية تفاعل الغلاف الجوي مع الضوء من النجم المضيف للكوكب ، حيث يتم إنشاء ثاني أكسيد الكبريت عن طريق التفاعلات الكيميائية مع الضوء.

يعد التعرف على الغلاف الجوي للكواكب الخارجية أمرًا بالغ الأهمية إذا أردنا العثور على كواكب شبيهة بالأرض والبحث عن الحياة. يمكن لأدوات الجيل السابق تحديد الكواكب الخارجية وتحديد المعلومات الأساسية مثل كتلتها أو قطرها ومدى المسافة التي تدور حولها عن نجمها. لكن لفهم ما سيكون عليه الحال على أحد هذه الكواكب ، نحتاج إلى معرفة غلافها الجوي. باستخدام البيانات من JWST ، سيتمكن علماء الفلك من البحث عن كواكب صالحة للسكن بعيدًا عن نظامنا الشمسي.

ليست الكواكب البعيدة فقط هي التي استحوذت على اهتمام JWST. بالقرب من المنزل ، تم استخدام JWST لدراسة الكواكب في نظامنا الشمسي ، بما في ذلك نبتون والمشتري ، وسيتم استخدامها قريبًا لدراسة أورانوس أيضًا. من خلال النظر في نطاق الأشعة تحت الحمراء ، تمكن JWST من تحديد ميزات مثل الشفق القطبي لكوكب المشتري ورؤية واضحة للبقعة الحمراء العظيمة. كما أن الدقة العالية للتلسكوب تعني أنه يمكنه رؤية الأجسام الصغيرة حتى مقابل سطوع الكواكب ، مثل إظهار حلقات كوكب المشتري التي نادرًا ما تُرى. كما أنها التقطت أوضح صورة لحلقات نبتون منذ أكثر من 30 عامًا.

كان التحقيق الرئيسي الآخر الذي أجراه JWST هذا العام حول المريخ. المريخ هو أفضل كوكب تمت دراسته خارج الأرض ، حيث استضاف العديد من المركبات الجوالة والمركبات المدارية والهبوط على مر السنين. وهذا يعني أن علماء الفلك لديهم فهم جيد إلى حد ما لتكوين الغلاف الجوي وقد بدأوا في التعرف على نظام الطقس الخاص به. يصعب أيضًا دراسة المريخ على تلسكوب فضائي حساس مثل JWST لأنه شديد السطوع وقريب جدًا. لكن هذه العوامل جعلت منه أرضية اختبار مثالية لمعرفة ما كان التلسكوب الجديد قادرًا عليه.

تم استخدام JWST كل من الكاميرات وأجهزة الطيف لدراسة كوكب المريخ ، موضحًا تكوين غلافه الجوي ، والذي يتوافق تمامًا تقريبًا مع النموذج المتوقع من البيانات الحالية ، مما يوضح مدى دقة أدوات JWST لهذا النوع من التحقيق.

الهدف الآخر لـ JWST هو التعرف على دورة حياة النجوم ، والتي يفهمها علماء الفلك حاليًا في الضربات العريضة. إنهم يعرفون أن سحب الغبار والغاز تشكل عقدة تجمع المزيد من المواد لهم وتنهار لتشكيل نجوم أولية ، على سبيل المثال ، لكن كيفية حدوث ذلك بالضبط تحتاج إلى مزيد من البحث. يتعلمون أيضًا عن المناطق التي تتشكل فيها النجوم ولماذا تميل النجوم إلى التشكل في مجموعات.

يُعد JWST مفيدًا بشكل خاص لدراسة هذا الموضوع حيث تسمح له أدوات الأشعة تحت الحمراء الخاصة به بالبحث من خلال سحب الغبار لرؤية المناطق الداخلية التي تتشكل فيها النجوم. تظهر الصور الحديثة ملف تطوير النجوم الأولية وتطرح الغيوم وتتطلع إلى مناطق تكون فيها النجوم كثيفة ، مثل النجم الشهير أركان الخلق في سديم النسر. عن طريق تصوير هذه الهياكل في أطوال موجية مختلفة، يمكن لأدوات JWST رؤية ميزات مختلفة من الغبار وتشكيل النجوم.

عند الحديث عن أعمدة الإبداع ، فإن واحدة من أكبر موروثات JWST في أذهان الجمهور هي الصور المذهلة للفضاء التي التقطتها. من الإثارة الدولية عند الكشف عن صور التلسكوب الأولى في يوليو إلى مناظر جديدة من المعالم الشهيرة مثل الأعمدة ، كانت صور ويب موجودة في كل مكان هذا العام.

وكذلك الرائع سديم كارينا و أول مجال عميق، الصور الأخرى التي تستحق الاستغراب عنها في دقيقة واحدة تشمل الأشكال المنحوتة بالنجوم لـ سديم الرتيلاء، “حلقات الأشجار” المتربة من النجم الثنائي وولف-رايت 140، ووهج العالم الآخر كوكب المشتري في الأشعة تحت الحمراء.

وتستمر الصور في الظهور: في الأسبوع الماضي فقط ، تم إصدار صورة جديدة تظهر ملف قلب متوهج المجرة NGC 7469.

ها هو عام مليء بالاكتشافات المذهلة والمزيد في المستقبل.