تلسکوپ فضایی جیمز وب، دریچه ای رو به جهان فروسرخ

اینک تمامی بخش‌های تلسکوپ فضایی جیمز وب طبق برنامه‌ریزی از هم باز شده و به تدریج طی چند ماه آینده، باید در انتظار ارسال نخستین داده‌های رصدی جیمز وب باشیم.

درباره مشخصات فنی و اطلاعات مربوط به تجهیزات تعبیه شده روی جیمز وب بسیار گفته‌اند و نوشته‌اند اما آنچه که کمتر به آن توجه شده شاید این پرسش باشد که تلسکوپ فضایی جیمز وب اساسا قرار است چه چیزی را رصد کند و چگونه قرار است این کار را انجام دهد. پیش از پاسخ به این پرسش لازم است یادآوری کنیم که جیمز وب، تلسکوپی عمدتا مبتنی بر آشکارسازی امواج فروسرخ است.

 در واقع تلسکوپ‌های مختلف، هر کدام بخشی از جهان هستی را برای ما آشکار می‌کنند که با تلسکوپ‌های دیگر قابل مشاهده نیست. ما با پرتوهای ایکس، گاما، فرابنفش و یا امواج رادیویی، چیزهایی را می‌بینیم که با نور مرئی و به عبارتی با تلسکوپ‌های اپتیکی قابل مشاهده نیستند.

داده های حاصل از هر کدام از این تلسکوپ‌ها از جهات مختلفی برای کیهان‌شناسان و ستاره‌شناسان ارزشمند است. برای مثال تلسکوپ فضایی هابل، نور مرئی، فرابنفش و بخشی از امواج فروسرخ را رصد می‌کرد، اما تلسکوپ فضایی جیمز وب، بخش‌هایی از کیهان را می‌بیند که طیف به مراتب بزرگتری از ناحیه فروسرخ یا همان مادون قرمز را در بر می‌گیرد.

 حال پرسشی که پیش می آید این است که امواج فروسرخ، چه اطلاعاتی درباره کیهان به ما می‌دهند و نگاه کردن با عینک امواج فروسرخ به کیهان چه سودی دارد؟

ارتش فروسرخ، میراث گرانبهای گری نویگباوئر

دهه‌هاست که دانشمندان به اهمیت آشکارسازی امواج فروسرخ در اعماق کیهان پی برده‌اند اما احتمالا کمتر کسی درباره گری نویگباوئر Gerry Neugebauer، دانشمند آمریکایی متولد گوتینگن آلمان چیزی شنیده است.

 نویگباوئر که حدود ۸ سال پیش در گذشت، یکی از پیشگامان نجوم فروسرخ بود که از دهه شصت میلادی به این سو، سهم بزرگی در رصد این بخش از جهان هستی ایفا کرد. پروژه هایی از جمله Two-Micron Sky Survey (TMSS), انقلابی در نجوم فروسرخ به وجود آوردند و حجم دانسته‌های ما از کیهان را به شکلی انفجاری افزایش دادند. از نقطه نظر تاریخی، مبنای فکری ساخت و پرتاب تلسکوپ فضایی جیمز وب، در تحولات نجوم فروسرخ طی دهه های شصت و هفتاد و هشتاد میلادی ریشه دارد و به بیان دیگر، در تحقیقات تیمی از پژوهشگران که در آن زمان، ارتش فروسرخ (InfraRed Army) نامیده می‌شدند.

مشاهده طیف فروسرخ چه اهمیتی دارد؟

واقعیت این است که برخی اجرام در کیهان، اصطلاحا سردند و نور مرئی یا انرژی زیادی از خود ساطع نمی‌کنند. امواج نور مرئی در بسیاری از موارد بر سر راه خود با موانعی چون سحابی‌های متراکم و ابرها و غبارهای عظیم مواجه می‌شوند و از این رو برای ما قابل مشاهده نیستند. یکی از کارهایی که تلسکوپ‌های آشکارساز فروسرخ مانند جیمز وب انجام می‌دهند در واقع این است که به ما این امکان را می‌دهند که به درون ابرهای متراکم نگاه کنیم و ببینیم پشت این توده‌های متراکم سحابی و غبار، چه می گذرد. مساله بر سر این است که کوتوله‌های قهوه ای یا مراحل تشکیل پیش ستاره ها در اعماق یک سحابی به سختی قابل مشاهده‌اند. از این رو، جیمز وب، بخش‌های پنهانی از کیهان را برای ما قابل مشاهده می‌کند که اصولا قابل مشاهده نیستند.

کار دیگر تلسکوپ فروسرخ نظیر تلسکوپ فضایی جیمزوب، مشاهده دوران نوزادی کیهان است و به عبارتی شاید این طور توان گفت که در مقایسه با تلسکوپ فضایی هابل، یک گام عقب تر می‌رود و سرنخ‌هایی درباره جهانی به مراتب جوان‌تر، جهانی که در آن نخستین ستاره‌ها و کهکشان‌ها شکل گرفتند، در اختیار دانشمندان می‌گذارد. دلیل آن هم این است که جهان ما در حال انبساط است و از این رو، نور مرئی یا حتی پرتوهای فرابنفش ستارگان دوردست، در اثر پدیده‌ای که اصطلاحا انتقال سرخ redshift نام دارد به سمت طول موج‌های بلندتر فروسرخ جابجا می‌شوند.

 به همین جهت، آشکارسازی این بخش از امواج الکترومغناطیسی، یعنی طیف فروسرخ می‌تواند اطلاعات بسیاری درباره ماهیت ماده تاریک، انرژی تاریک، سیاهچاله‌ها و روند تکامل کهکشان‌ها در اختیارمان بگذارد.

 تجهیزات نصب شده بر روی جیمز وب، بخش‌هایی از طیف فروسرخ که فروسرخ نزدیک و فروسرخ میانه نام دارند را دریافت می‌کند که به کمک آنها می‌توان چیزهایی را مشاهده کرد که هابل قادر به رصد آنها نبود. اگرچه تلسکوپ فضایی هابل نیز بخش‌هایی از طیف فروسرخ را رصد می‌کرد اما در مقام مقایسه، هابل می‌توانست اجرامی که تنها حدود ۴۰۰ میلیون سال پس از بیگ بنگ ایجاد شده بودند را ببیند ولی جیمز وب می‌تواند از این نیز عقب تر برود و با استفاده از تجهیزات آشکارسازی فروسرخ، کیهانی را مشاهده کند که تنها حدود ۱۰۰ میلیون سال از عمر آن گذشته است. هنوز هیچکس نمی داند که کیهان دقیقا چگونه از حالتی ساده که فقط از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده بود به شکل پیچیده امروزی در آمده است.

 شاید پرسیده شود که اگر جیمز وب، یک گام از هابل عقب‌تر رفته و می‌تواند از اسرار کیهان ۱۰۰ میلیون ساله پرده بردارد این کار تا کجا ممکن است ادامه پیدا کند و آیا برای مثال می‌توان در آینده تلسکوپی ساخت که به کمک آن نه فقط کودکی و یا نوزادی جهان هستی، بلکه لحظه تولد جهان را مشاهده کرد؟ پاسخ به این پرسش متاسفانه منفی است. چرا که بین ما و بیگ بنگ، دیواری از پلاسما وجود دارد که اجازه نمی‌دهد از مر۳۸۰ هزار سال، عقب‌تر برویم و نور جهان ابتدایی و تازه متولد شده که فقط چند هزار سال عمر دارد یا حتی لحظه پیدایش جهان را مشاهده کنیم.