۱۲ یافته تلسکوپ فضایی جیمز وب در ۲۰۲۳ که درک ما از جهان را تغییر داد

خبرگزاری علم و فناوری آنا، مریم فخیمی؛ در نخستین روزهای زمستان دوسال پیش، ستاره‌شناسان و طرفداران صنعت فضایی هدیه‌ای را دریافت کردند که 30 سال منتظرش بودند: پرتاب تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) بزرگترین و جسورانه‌ترین تلاش جهان برای کاوش در کیهان اولیه.

با به کار افتادن این تلسکوپ فضایی، تصاویر خیره‌کننده و علمی ارزشمندی از کیهان ثبت شد. در اینجا نگاهی به اکتشافات جیمزوب در سال 2023 داریم که درک ما از جهان را تغییر دادند.

1. تماشای منظومه شمسی
اگرچه هدف جیمزوب مشاهده ستارگان و کهکشان‌های اولیه کیهان است، اما نگاه تازه آن به منظومه شمسی خودمان نیز بسیار خیره کننده بود.

 این تصویر که در ماه اکتبرثبت شده، جریان جت پرسرعتی را در مشتری نشان می‌دهد که با وجود بیش از 4800 کیلومترعرض و حرکت با سرعت حدود 515 کیلومتر در ساعت، قبلا دیده نشده بود.جیمزوب در ماه ژوئن، برای اولین بار دی اکسید کربن را در اقیانوس‌های اروپا قمر مشتری شناسایی کرد. جیمزوب می‌تواند طول موج‌های مادون قرمزی را شناسایی کند که مواد شیمیایی مانند کربن منتشر می‌کنند.

همچنین این رصدخانه فضایی در این تصویر نگاه جدیدی به زحل  داشت که حلقه‌های ظریف این غول گازی و سه قمر از 146 قمر شناخته شده آن را به تصویر می‌کشد. به گفته ناسا، وقتی  چشم‌های فروسرخ JWST به زحل نگاه کرد، این سیاره بسیار تاریک به نظر می‌آمد، زیرا در این طول موج، گاز متان زحل تقریباً تمام نور خورشیدی که به جو می‌تابد را جذب می‌کند.

این رصدخانه قدرتمند همچنین تصویر خیره کننده‌ای از اورانوس، درخشان‌ترین قمرهای آن و 11 حلقه از 13 حلقه غبارآلود آن را ثبت کرده است.

2. سیاره فراخورشیدی نزدیک دارای مولکول های حیاتی فراوان است

جیمزوب در ماه سپتامبر، متان و دی اکسیدکربن را در اتمسفر یک سیاره فراخورشیدی تقریباً نزدیک به نام K2-18 b کشف کرد که دور یک ستاره نسبتا خنک در فاصله 120 سال نوری از زمین می‌چرخد. این سیاره از زمین بزرگتر است اما از سیارات غول پیکر منظومه‌ خورشیدی ما کوچکتر است.

مشاهدات قبلی با تلسکوپ فضایی هابل نشان داده بود که K2-18 b ممکن است یک سیاره «های‌سین» باشد، یعنی یک سیاره فراخورشیدی که میزبان اتمسفرهای غلیظ و غنی از هیدروژن با اقیانوس‌هایی از آب مایع در زیر آن است. مشاهدات اخیر با جیمزوب این فرضیه را تأیید می‌کند، زیرا داده‌های جدید شواهدی مبنی بر فراوانی متان و دی اکسید کربن اما مقادیر کم آمونیاک است.

3. کوچکترین جرم کشف شده توسط جیمزوب


در ماه فوریه، دانشمندان از کشف یک سیارک کوچکتوسط جیمزوب که در کمربند سیارکی بین مریخ و مشتری قرارداشت، هیجان زده شدند.تصور می‌شود که مانند اکثر اجرام آن منطقه، سنگ‌های فضایی که ارتفاع آن‌ها به اندازه بنای یادبود واشنگتن می‌رسد، از بقایای اولین روزهای شکل‌گیری منظومه شمسی هستند و بنابراین تاریخ وسوسه‌انگیز تولد و تکامل منظومه شمسی را در دل خود پنهان کرده‌اند.سیارک‌هایی با طول کمتر از یک مایل به سختی با تلسکوپ‌های دیگر شناسایی می‌شوند، بنابراین این یافته، مفید بودن تلسکوپ وب برای جستجو درمنظومه شمسی را آشکار کرد.

4. کشف کهکشان‌های عظیم و مرموز در جهان نوزاد

در ماه فوریه، دانشمندان اعلام کردند، تلسکوپ جیمزوب کهکشان‌هایی به بزرگی کهکشان راه شیری  که تنها 500 تا 700 میلیون سال پس از انفجار بزرگ شکل گرفته‌اند را کشف کرده است. با توجه به آنچه که نظریه‌ها و مدل‌های موجود به ما می‌گویند، کهکشان‌هایی که  وب یافته بسیار بزرگ و ستاره‌های قرمز بالغ در آن‌ها بسیار قدیمی هستند. به گفته نویسندگان مقاله، این یافته مشکلاتی برای علم ایجاد می کند. جوئل لجا، اخترشناس دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا و از نویسندگان مقاله، در بیانیه‌ای گفت:«این تصویر جدید، تئوری تشکیل کهکشان‌های اولیه را زیر سؤال می برد.»

5. تشدید بحث در مورد نرخ انبساط جهان

ما می‌دانیم که جهان با سرعت فزاینده‌ای در حال انبساط است، اما دقیقاً نمی‌دانیم با چه سرعتی.این موضوع به بحثی تبدیل شده است که محور آن حل مقدار صحیح ثابت هابلاست، عدد مهمی برای تخمین نرخ انبساط جهان. در حال حاضر، برآوردهای مدل برای ثابت هابل با مقادیر مبتنی بر مشاهدات تلسکوپ مطابقت ندارد.

امسال، جیمزوب گروهی از ستارگان را مشاهده کرد که به عنوان متغیرهای قیفاووسی شناخته می‌شوند. این متغییرها معمولاً ستارگان بزرگی هستند که حدود صدهزار برابر درخشان‌تر از خورشیدند. این ستارگان قابل اطمینان‌ترین منبع برای اندازه‌گیری فواصل کیهانی (و در نتیجه گامی حیاتی برای تعیین ثابت هابل) هستند. اما به جای حل این بحث، داده‌های جیمزوب فقط بحث‌های جاری در مورد ثابت هابل را پیچیده‌تر کرد .

آدام ریس، ستاره‌شناس دانشگاه جان هاپکینز و برنده جایزه نوبل، می‌گوید: «برای من اهمیتی ندارد که مقدار ثابت هابل چقدر است. من می‌خواهم بفهمم که چرا بهترین ابزارهای ما - ابزارهای استاندارد طلایی ما - با یکدیگر همخوانی ندارند.

6.درخشش اختروش‌ها در اولین سیاهچاله‌های کلان جرم

امسال، جیمزوب به اخترشناسان کمک کرد تا نور ستارگان را از دو کهکشان اولیه ببینند، جایی که فکر می‌کنند یکی از اولین سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم پدیدار شده است.جیمزوب کهکشان‌ها را در زمانی که عمر کیهان کمتر از 1 میلیارد سال بود مشاهده کرد و نشان داد که چگونه با گذشت زمان، سیاهچاله‌های کلان جرم که اغلب میلیون‌ها یا میلیاردها برابر خورشیدجرم دارند، پدیدار می‌شوند.

7. مولکول‌های آلی پیچیده در یک کهکشان اولیه

ستاره‌شناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمزوب شواهدی از مولکول‌های آلی پیچیده مشابه دود یا مه در کهکشانی دوردست کشف کردند. 

در ماه ژوئن، اخترشناسان فاش کردند که جیمزوب مولکول‌های جالبی بر پایه کربن، مشابه مولکول‌های موجود در ذخایر نفت و زغال سنگ روی زمین، کشف کرده است. این مواد در یک کهکشان اولیه قرار دارند که وقتی جهان حدود ۱۰ درصد از سن کنونی خود را داشته، شکل گرفته است. در فضا، این مولکول‌ها به دانه‌های ریز گرد و غبار متصل می شوند. تشخیص آن‌ها به دلیل محدودیت‌های تلسکوپ‌های دیگر چالش برانگیز بود. جاستین اسپیلکر، ستاره‌شناس دانشگاه A&M تگزاس گفت: «وب واقعاً جستجوی مولکول‌های آلی را بسیار آسان می کند.»
8. کشف یکی از قدیمی‌ترین کهکشان‌های شناخته‌شده

این لکه نارنجی تار که توسط  جیمزوب در تابستان 2022 تصویربرداری شد، با عنوان کهکشان Maisie شناخته می‌شود. در آگوست 2023، ستاره‌شناسان اعلام کردند که این کهکشان یکی از اولین کهکشان‌های کشف شده است. به نظر می‌رسد این کهکشان زمانی وجود آمده که کیهان تنها 390 میلیون سال سن داشته است، و آن را به یکی از چهار کهکشان قدیمی تبدیل کرده است. 

استیون فینکلشتاین، اخترشناس دانشگاه تگزاس، گفت:« نکته هیجان ‌انگیز در مورد کهکشان Maisie این است که این کهکشان یکی از اولین کهکشان‌های دوردست بود که توسط جیمز وب شناسایی شد و از این مجموعه، اولین کهکشان است که واقعاً از نظر طیف ‌سنجی تأیید شده است.»
9. دورترین سیاهچاله‌ای که تاکنون دیده شده است

در ماه جولای، اخترشناسان اعلام کردند که جیمزوب دوردست‌ترین سیاه‌چاله پرجرم فعالی که تا به حال دیده شده را شناسایی کرده است. کهکشان میزبان آن تنها 570 میلیون سال پس از انفجار بزرگ شکل گرفته است. با این حال، جرم این سیاهچاله باستانی به طرز شگفت‌انگیزی کم است - فقط 9 میلیون برابر خورشید؛ برای مقایسه، وزن بیشتر این اجرام کیهانی بیش از 1 میلیارد برابر خورشید است.
 محققان می‌گویند: «تشریح چگونگی شکل‌گیری این سیاهچاله، آن هم در روزهای نخستین تولد کیهان دشوار است.»

10. کشف کهکشان شبح باستانی


در تصویری که توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب گرفته شده، کهکشان AzTECC71 را شکار کرده است. این کهکشان تنها 900 میلیون سال پس از بیگ بنگ، زمانی که اولین ستاره‌ها ظاهر شدند به وجود آمده است.
جد مک‌کینی، ستاره‌شناس دانشگاه تگزاس گفت:« این کشف به ما می‌گوید جمعیت زیادی از کهکشان‌ها وجود دارند که از ما پنهان شده‌اند. اگر این نتیجه تایید شود، نشان می‌دهد که جهان اولیه بسیار غبارآلودتر از آن چیزی بوده است که پیشتر تصور می‌شد.»

11. مشاهده سه  گزینه احتمالی برای ستاره‌های تاریک افسانه‌ای

در ماه ژوئیه، اخترشناسان گزارش دادند که جیمزوب سه جرم درخشان پیدا کرده است که احتمالاً می توانند «ستاره‌های تاریک » باشند. این ستاره ها در ابتدا در سال 2022 به عنوان کهکشان‌ معرفی شدند.

کاترین فریز، استاد فیزیک در دانشگاه تگزاس، در بیانیه‌ای گفت:«وقتی به داده‌های جیمز وب نگاه می‌کنیم، دو احتمال برای این اجرام وجود دارد. یکی این که آن‌ها کهکشان‌هایی هستند که میلیون‌ها ستاره معمولی را در خود جای داده‌اند. دیگری این که آن‌ها ستاره‌های تاریک هستند. و باور کنید یا نه، یک ستاره تاریک نور کافی برای رقابت با یک کهکشان مملو از ستاره را دارد.»

ستاره‌شناسان فکر می‌کنند این نوع ستارگان از ماده تاریک تغذیه می شوند، ماده‌ای مرموز که 85 درصد از جهان ما را تشکیل می‌دهد اما برای تلسکوپ‌ها نامرئی است. به گفته محققان، اگر ستارگان تاریک واقعا وجود داشته باشند، ممکن است کلیدی برای کمک به درک چگونگی ایجاد اولین نور در جهان باشند.

12. اولین کهکشان‌ها به طرز شگفت انگیزی شبیه کهکشان راه شیری ما بودند

تئوری‌های تکامل کهکشان‌ها پیش‌بینی کرده‌اند که کهکشان‌های اولیه در جهان ما بسیار جوان بودند و نمی‌توانستند ویژگی‌های قابل توجهی مانند بازوهای مارپیچی، میله‌ها یا حلقه‌ها را به نمایش بگذارند. ستاره‌شناسان فکر می‌کنند این ساختارهای پیچیده‌تر حدود 6 میلیارد سال پس از انفجار بزرگ ظاهر شدند. اما امسال، جیمزوب دریافت که کهکشان‌هایی با چنین شکل‌های ظریفی می‌توانستند تا 3.7 میلیارد سال پس از انفجار بزرگ تشکیل شوند. 

کریستوفر کنسلیس، یکی از نویسندگان این مطالعه و استاد نجوم در دانشگاه منچستر در بریتانیا دربیانیه‌ای گفت: «بر اساس نتایج ما، اخترشناسان باید درک ما از شکل‌گیری اولین کهکشان‌ها و چگونگی تکامل کهکشان‌ها در 10 میلیارد سال گذشته را بازنگری کنند.»