تلسکوپ فضایی جیمز وب در مقابل تلسکوپ فضایی هابل: نگاهی عمیق‌تر به کیهان

تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا در حال حاضر آماده پرتاب و تبدیل شدن به قوی‌ترین تلسکوپ فضایی دنیا است. اما تصاویر این تلسکوپ تا چه حد با تصاویر هابل قابل مقایسه خواهند بود؟

تلسکوپ فضایی هابل در ماه آوریل 1990 به مدار زمین پرتاب شد. در طول سه دهه، این تلسکوپ به گسترش دید ما از کیهان کمک کرد و تصاویر خیره‌کننده را جمع‌آوری کرد که توجه‌ها را به سمت خود جلب می‌کردند. چیزی که زمانی تصویری تیره، کم‌نور و اسرارآمیز از آن داشتیم، تبدیل به جهانی شد پر از جزئیات متعدد و رنگ‌های مختلف و ما توانستیم ستاره‌ها و کهکشان‌هایی را که تا پیش از این ندیده بودیم، مشاهده کنیم.

اما تلسکوپ فضایی جیمز وب که قرار است در 24 دسامبر 2021 به فضا پرتاب شود، کارها را کمی متفاوت انجام خواهد داد. براساس اطلاعاتی که ناسا منتشر کرده است، وب با آینه طلایی غول پیکر و ابزارهای رصد مادون قرمز، به گونه‌ای طراحی شده است که اجرام را رصد کند که ده تا 100 برابر کم نورتر از اجرامی هستند که هابل قادر به رصد کردن آن‌ها بود. بنابراین، آنچه جیمز وب در اختیار ما قرار می‌دهد، چقدر با هابل متفاوت خواهد بود؟ یک پاسخ مسلم به این سوال وجود جزئیات دیدنی و خیره‌کننده در تصاویر وب است.

جیمز وب تلسکوپ جایگزین هابل نیست!

وب اغلب به عنوان جانشین هابل توصیف می‌شود. اما علی‌رغم تعداد انگشت‌شماری اشکال در طول این سه دهه، هابل و ابزارهای آن همچنان قدرتمند هستند و بدین ترتیب می‌توان از این دو تلسکوپ برای کشف بهتر کیهان کمک گرفت.

هابل در مدار پایینی زمین و در فاصله‌ای نزدیک‌تر به ما قرار دارد. اما وب بسیار دورتر و به نقطه‌ای پایدار از نظر گرانشی در فاصله 1.5 میلیون کیلومتری زمین می‌رود. این نقطه، نقطه لاگرانژ خورشید- زمین 2 (L2) خواهد رفت.

علاوه براین، درحالیکه هابل و وب هردو تلسکوپ‌های فضایی بزرگی هستند ( وب به طرزقابل توجهی بزرگتر از هابل است)، دید بسیار متفاوتی از کیهان را در اختیار ما قرار می‌دهند.

«کلاوس پونتوپیدان» دانشمند پروژه وب در موسسه علمی تلسکوپ فضایی در «بالتیمور» در یک کنفرانس خبری در ماه گذشته گفت: « وب تصاویر شگفت‌انگیزی خواهد گرفت. قطعا کیفیت آن‌ها با تصاویر هابل متفاوت خواهد بود. هرچند وب از جهاتی از هابل بهتر است، اما نباید آن را باهم مقایسه کنیم، زیرا در طول‌ موج‌های متفاوتی تصویربرداری می‌کنند.»

درحالیکه هابل نور را در طول موج‌ فرابنفش مشاهده می‌کند، وب برای تشخیص نور مادون قرمز طراحی شده است.

زیبایی‌های عالم در نور مادون قرمز

وب با مشاهده نور مادون قرمز، تصاویر زیبایی منحصر به فردی را ثبت می‌کند. پونتوپیدان گفت: « گمان می‌کنم عالم در نور مادون قرمز بسیار خیره کننده باشد. اما پیش‌بینی دقیق آنچه خواهیم دید کار بسیار دشواری است. این اولین ماموریت تلسکوپ فضایی در نور مادون قرمز است. در این طول موج، ستارگان کم نورتر می‌شوند – به عبارتی محو می‌شوند – اما ابرهای بین ستاره‌ای درخشان‌تر و پر زرق و برق‌تر می‌شوند. البته باید ذکر کنیم برخی از ویژگی‌های گاز و گرد و غبار در طیف مادون قرمز نادیده گرفته می‌شوند که لزوما مسئله‌ای منفی‌ نیست.»

او ادامه داد: « شاید همه ما اندکی نگران باشیم که درنهایت چه تصاویری خواهیم دید. اما هرچه بیشتر به سمت مادون قرمز برویم، غبارها درخشان‌تر خواهند شد و امیدواریم سحابی‌هایی را تماشا کنیم که حسابی می‌درخشند.»

تفاوت در مادون قرمز

هابل می‌تواند نوری را در محدوده طول موج 200 نانومتر تا 2.4 میکرون ببیند. این درحالی است که وب نور در حدود 500 نانومتر تا 28 میکرون را رصد خواهد کرد. ناسا در بیانیه خود اعلام داشت که نور مرئی دارای طول موجی مابین 400 تا 700 نانومتر است.

هرچند که وب اساسا برای رصد نور مادون قرمز طراحی شده است، اما می‌تواند قسمت‌های قرمز/نارنجی طیف مرئی را نیز در اثر تطبیق طول موج‌ها ببیند. روکش طلایی آینه‌های آن، نور آبی را از طیف مرئی جذب می‌کند، اما نور مرئی زرد و قرمز را منعکس می‌کند تا بتوان آن‌ها را تشخیص داد.

اگرچه وظیفه اصلی هابل این نیست، اما توانایی مشاهده مقداری نور فروسرخ را نیز دارد. درواقع، در سال 2013 و به مناسبت بیست و دومین سال پرتاب این ماهواره، تیم هابل یک تصویر مادون قرمز خیره کننده از سحابی «سر اسب» منتشر کرد.

قدرت مادون قرمز

هابل برای چندین دهه تصاویر خیره‌ کننده‌ای را در اختیار جهان قرار داده است و وضوحی مشابه وب دارد. براساس اطلاعاتی که ناسا اعلام کرده است، وضوح دید وب همانند هابل است اما وب به ما اجازه می‌دهد تا جزئیات بیشتری را در تصاویر مشخص سازیم. به عنوان مثال، به کمک وب می‌توان جسمی در ابعاد یک سکه را از فاصله 40 کیلومتری مشاهده کرد.

علیرغم این شباهت، وب آینه بسیار بزرگتری دارد – 6.5 متر عرض در مقایسه با عرض 2.4 متری هابل. همچنین این تلسکوپ آشکارسازهای پیشرفته‌تری دارد که برای دیدن عمیق‌تر طیف مادون قرمز نسبت به هابل طراحی شده است.

وب با رصد در مادون قرمز، به دانشمندان این امکان را می‌دهد که فواصل دورتری از جهان را ببینند. آینه بزرگتر آن همچنین سبب جمع شدن مقدار بیشتری نور می‌شود و این امکان فراهم می‌شود که عمق دید ما از فضا افزایش یابد. به عبارت دیگر دانشمندان قادر خواهند بود تا نگاهی به جهان میلیاردها سال پیش بی‌اندازند.

وب به گونه‌ای طراحی شده است که بتوان اولین ستارگان و کهکشان‌هایی را که تا به‌حال در کیهان اولیه شکل گرفته‌اند، مشاهده کرد. منظور از مشاهده، شناسایی اجسامی است که تا 10 میلیارد برابر کم ‌نورتر از کم نورترین ستاره‌هایی است که بدون تلسکوپ قابل مشاهده هستند و همچنین 10 تا 100 برابر کم نورتر از آن اجرامی هستند که هابل می‌تواند شناسایی کند.

وب به چهار ابزار علمی برای کمک به مشاهدات مجهز شده است. این ابزار شامل دوربین مادون قرمز نزدیک (NIRCam)، طیف‌نگار مادون قرمز نزدیک (NIRSpec)، ابزار مادون قرمز میانی (MIRI) و سنسور هدایت دقیق بدون شکاف (FGS-NIRISS) است.

پونتوپیدان گفت: « با این ابزارها وب می‌تواند کاری را انجام دهد که ما آن را طیف‌سنجی تصویربرداری می‌نامیم – یک تصویر گرفته می‌شود و طیف هر پیکسل تصویر نیز ثبت می‌شود. در طیف‌سنجی تصویربرداری، اطلاعاتی در مورد طیف طول موج‌های موجود در هر قطعه کوچک از تصویر وجود دارد. این اطلاعات به دانشمندان کمک می‌کند تا تشخیص دهند چه عناصر یا مواد شیمایی ممکن است آن طیف را ایجاد کرده باشند. مجموعه منحصر به فرد ابزارهای تصویربرداری وب به ما اجازه می‌دهد تا انواع کارهای علمی دیگری را نیز انجام دهیم. مثلا می‌توانیم سیارات فراخورشیدی را در حال عبور از مقابل ستاره‌ها مشاهده کنیم و یا ترکیب شیمیایی ابرها در منطقه تولد ستاره‌ها را تعیین کنیم. همچنین شاید بتوان به دنبال یخ، آب و یا مواد آلی پیچیده در جو سیارات فراخورشیدی گشت.»

تلسکوپ فضایی جیمز وب یک تلاش مشترک میان ناسا، آژانس فضایی اروپا و آژانس فضایی کانادا است.

وب در 24 دسامبر 2021 بر فراز موشک «آریان 5 آریانا اسپیس» از بندر فضایی اروپا در «کورو گویان» فرانسه به فضا پرتاب خواهد شد.