چرا ستاره‌ها در تصاویر جیمز وب هشت پر ثبت می‌شوند؟

تا حالا به شکل ستاره‌های پرنور در تصاویر تلسکوپ فضایی جیمز وب دقت کرده‌اید؟ تمام ستاره‌های پرنور در این تصاویر هشت پره دارند که به اثر «پراش» (Diffraction) شناخته می‌شود. پراش زمانی شکل می‌گیرد که نور بازتابی از نزدیکی لبه‌های تیز آینه خم می‌شود.

تمام ستاره‌های آسمان می‌توانند چنین اثری در تصویر ایجاد کنند، اما ما فقط می‌توانیم پراش ستاره‌های پرنورتر را در یک تصویر تلسکوپی ببینیم. در بیشتر تلسکوپ‌های بازتابی مثل تلسکوپ فضایی جیمز وب، اثر پراش با تداخل نور با آینه اولیه (primary mirror) و نگهدارنده‌های آینه ثانویه (Struts) ایجاد می‌شود.

پراش چگونه ایجاد می‌شود؟

رفتار نور را می‌توان شبیه به یک موج در آب دانست. درست شبیه به زمانی که یک سنگ را داخل برکه‌ای می‌اندازیم و امواجی از مرکز آن به بیرون پخش می‌شود، نور نیز از یک منبع نوری شبیه به یک موج به سمت بیرون پخش می‌شود.

زمانی که نور به لبه‌ای برخورد می‌کند، خم می‌شود و در جهت‌های دیگر حرکت می‌کند. در شرایطی که این نورهای خم شده به هم می‌رسند، تداخل ایجاد می‌شود. در این تداخل، بسته به طول موج آن‌ها، این موج‌ها می‌توانند یکدیگر را تشدید یا خنثی کنند. این ناحیه‌هایی از نور که تشدید و یا خنثی شده‌اند، الگوهایی ایجاد می‌کنند که به «پراش» شناخته می‌شود.

تاثیر آینه اولیه در پراش جیمز وب

آینه اولیه یک تلسکوپ حتی بدون اینکه نگهدارنده‌ای برای آینه ثانویه داشته باشد، با نور در تعامل است و می‌تواند به تنهایی اثر پراش را ایجاد کند. آینه اولیه نور را دریافت می‌کند و به آینه ثانویه می‌فرستد.

شکل آینه اولیه و تعداد لبه‌های آن الگوی پراش نور را مشخص می‌کند. در این تصویر می‌توانید نوع تداخل نور با شکل لبه‌های آینه اولیه یک تلسکوپ را به خوبی مشاهده کنید.

تاثیر نگهدارنده آینه ثانویه در پراش جیمز وب

تعداد و موقعیت نگهدارنده‌های آینه نیز الگوی پراش یک تلسکوپ را مشخص می‌کند. در تصویر زیر در سطر اول، نگهدارنده‌های آینه ثانویه در یک خط قرار داده شده‌اند. زمانی که نور به این نگهدارنده‌ها برخورد می‌کند، الگویی از امواج تداخلی ایجاد می‌کند که در سطر اول به رنگ زرد نشان داده شده است.

در سطر دوم، نگهدارنده‌ای عمود بر دیگری اضافه شده که الگوی تداخلی دیگری ایجاد می‌کند و به رنگ قرمز نشان داده شده است. در سطر سوم، شکل نگهدارنده‌های تلسکوپ فضایی جیمز وب بازسازی شده است و الگوی تداخلی و زاویه بین آن‌ها را به خوبی نشان می‌دهد.

ستاره‌های هشت پر جیمز وب

درست مثل سایر تلسکوپ‌های بازتابی، الگوی پراش جیمز وب نیز با شکل آینه اولیه و تعداد نگهدارنده‌های آینه ثانویه آن مشخص می‌شود. تا اینجا می‌دانیم که نگهدارنده‌های وب دو زاویه ۱۵۰ درجه و یک زاویه ۶۰ درجه می‌سازند و شکل آینه اولیه آن شش ضلعی است.

نگهدارنده‌های این تلسکوپ فضایی طوری طراحی شده‌اند تا بخشی از الگوی تداخلی آن روی الگوی تداخلی آینه اولیه بیفتد. به همین خاطر همانطور که در شکل بالا می‌بینید، در نهایت هشت پره ایجاد می‌شود که ستاره‌های پرنور در تصاویر وب آن‌ها را ایجاد می‌کنند.