اواخر قرن بیستم و دقیقا سال ۱۹۹۷ بود که مفهوم نسل بعدی تلسکوپ‌های فضایی با توسعه تلسکوپی گسترده مجهز به آیینه‌ای وسیع تا ۸ متر برای استقرار در نقطه لاگرانژی ۲ و با هزینه حدود ۵۰۰ میلیون دلار آمریکا در اداره ملی هوانوردی و فضایی آمریکا (ناسا) مطرح شد.
ناسا برای تحقق این مفهوم، کار را با مرکز پروازهای هوایی «گودارد»، شرکت فناوری‌های هوافضای بال و شرکت آمریکایی تی‌آر. دبلیو برای توسعه الزامات فناورانه و هزینه‌های مطالعاتی آغاز کرد و در سال ۱۹۹۹ شرکت لاکهید مارتین آمریکایی نیز برای تکمیل مطالعات اولیه به این گروه پیوست. بر اساس این مطالعات زمان پرتاب تلسکوپ یادشده به فضا ابتدا سال ۲۰۰۷ بود اما این زمان بارها و بارها به تعویق افتاد تا اینکه در نهایت ۲۵ دسامبر ۲۰۲۱ (۴ دی ۱۴۰۰) و با هزینه ۱۰ میلیارد دلاری پرتاب شد.
این تلسکوپ که به نام جیمز وب (مدیر ناسا ۱۹۶۱ تا ۱۹۶۸) نامگذاری شد، حدود شش ماه بعد از پرتاب و قرارگیری در نقطه لاگرانژی ۲ اولین تصاویر خود را در تاریخ ۱۱ ژوئیه (۲۰ تیر ۱۴۰۱) به زمین ارسال و نه تنها جامعه علمی بلکه مردم عادی را نیز خوشحال و متعجب کرد.
با وجود بدیع بودن تصاویر و لذت ناشی از دیدن آنها، سوالات زیادی پیرامون این تصاویر پدید آمد؛ از جمله اینکه وقتی می‌گوییم این تصاویر از ۱۳ میلیارد سال قبل کیهان است، یعنی چه؟ اهمیت این تصاویر در چیست به‌ویژه در مقایسه با تصاویری که پیشتر تلسکوپ‌های فضایی مانند تلسکوپ هابل ثبت و ارسال کرده‌اند، نقطه لاگرانژی و محل سکونت تلسکوپ جیمز وب کجاست و اخترشناسی فروسرخ که تلسکوپ جیمز وب به آن مسلح است، چه اهمیتی دارد؟
خبرنگار گروه علم و آموزش ایرنا به همین مناسبت با دکتر محمدتقی میرترابی دانشیار گروه فیزیک دانشگاه الزهرا گفت‌وگو کرده است. دکتر میرترابی آشنایی با آسمان را با فعالیت آماتوری نجوم آغاز کرده و در ادامه با تحصیل در دانشگاه شیراز و مرکز تحصیلات تکمیلی در علوم پایه زنجان به جرگه اخترفیزیکدانان دانشگاهی پیوسته است و این روزها ضمن فعالیت در رصدخانه دانشگاه الزهرا در این دانشگاه، نجوم نیز تدریس می‌کند و دستی هم در ترویج علم نجوم میان مردم و علاقه‌مندان دارد.
بزرگترین تلسکوپ فعال در ناحیه فروسرخ
دکتر میرترابی در مورد اینکه چرا تصاویر ارسال شده تلسکوپ جیمز وب تصاویری از ۱۳ میلیارد سال نوری قبل هستند، گفت: در نجوم وقتی به فواصل دور نگاه می‌کنیم، در واقع گذشته را می‌بینیم، این امر به دلیل محدود بودن سرعت نور است.
برای نمونه کهکشان آندرو مدا یا امراه المسلسله (زن بر زنجیر) که دو میلیون سال نوری از کهکشان راه شیری فاصله دارد و نسبتا نزدیک است، وقتی نوری از این کهکشان به ما می‌رسد یعنی این نور دو میلیون سال نوری قبل از این کهکشان راه افتاده و اکنون به ما رسیده است. بنابراین تصویری که اکنون می‌بینیم، تصویر دو میلیون سال قبل است.
دکتر میرترابی دانشیار فیزیک دانشگاه الزهرا خاطرنشان کرد: هر چقدر کهکشان‌ها دورتر باشند، وقتی با تلسکوپ به آنها نگاه می‌کنیم، تصاویر زمان قدیمی‌تر را از آنها می‌بینیم. اگر فاصله کهکشانی از ما ۱۰ میلیارد سال نوری باشد، وقتی ما آن را رصد می‌کنیم، در واقع ۱۰ میلیارد سال پیش را می بینیم.
تلسکوپ جیمز وب خارج از جو زمین است و اثرهای جو زمین روی آن موثر نیست؛ زیرا در فضا کار می‌کند، تجهیزات فوق‌العاده پیشرفته‌ای دارد و می‌تواند تصاویری از فواصل بسیار دور به زمین بفرستد.
میرترابی افزود: اهمیت تلسکوپ جیمز وب در این است که بزرگترین تلسکوپ فعال در ناحیه فروسرخ است. در فواصل دور پدیده‌ای به نام انبساط کیهان اتفاق می‌افتد. یعنی جهان در حال منبسط شدن است و این باعث می‌شود نوری که از اجرام دور به سمت ما می‌آید به ناحیه فروسرخ منتقل شود. این کهکشان‌ها را در ناحیه مرئی و طول موج های مرئی نمی توان دید؛ حتی با تلسکوپ‌های بسیار مجهز و بزرگ.
نقطه لاگرانژی چیست و چرا جیمز وب مستاجر نقطه لاگرانژی شد؟
میرترابی گفت: البته قرار نیست تلسکوپ جیمز وب فقط فاصله‌های دور را بررسی کند، بلکه بخشی از ماموریتش این است که به سیارات فراخورشیدی نگاه کند. این سیارات به ما نزدیک هستند؛ ولی چون بسیار کوچک هستند تلسکوپ های زمینی آنها را نمی‌بینند.
تلسکوپ جیمز وب هم در فضا قرار داده شده، هم آیینه بزرگ و ابزارآلات کامل و پیشرفته‌ای دارد و می‌تواند سیارات فراخورشیدی را هم ببیند.
این استاد دانشگاه الزهرا در مورد محل استقرار تلسکوپ جیمز وب نیز گفت: نقاطی در منظومه شمسی وجود دارد که در این نقاط برآیند نیروهای وارده بر اجرام منظومه شمسی صفر است. دو نقطه از این نقاط روی خطی که زمین و خورشید را به هم وصل می‌کند، قرار دارد و به آنها نقاط لاگرانژی یا L۱ و L۲ می‌گویند و تلسکوپ جیمز وب را در نقطه L۲ مستقر کرده اند. در این نقطه نیروی جاذبه با نیروی گریز از مرکز حذف می شود و تلسکوپ همراه زمین به دور خورشید می‌چرخد ولی از آن نقطه جدا نمی‌شود.
تپه‌های کیهانی در سحابی کارینا
این نقاط لاگرانژی برای قراردادن ابزارآلات نجومی بسیار مناسب هستند؛ زیرا ثابت می‌مانند و ارتباط برقرار کردن با آنها بسیار ساده است.
وی ادامه داد: نقطه اول لاگرانژی بین زمین و خورشید است که برای قراردادن ابزار زیاد مناسب نیست. زیرا اگر ابزار یا ماهواره‌ای در این منطقه قرار داده شود، تحت تاثیر تابش خورشیدی قرار می‌گیرد ولی نقطه دوم لاگرانژی که اکنون تلسکوپ جیمز وب آنجا قرار گرفته، پشت زمین نسبت به خورشید است و نقطه تاریکی از نظر تابشی است و برای رصد نیز جای مناسبی است. بنابراین تلسکوپ جیمز وب در نقطه سرد و سایه ای واقع شده و می‌تواند تصاویر مناسبی بگیرد.
این اخترفیزیکدان در توضیح اهمیت اطلاعات جیمز وب اظهار داشت: تلسکوپ فضایی قبل از جیمز وب، تلسکوپ هابل بود که هم ابزارآلات آن قدیمی شده است و هم قطر آیینه آن فقط ۲ متر بود؛ در حالی که قطر آیینه جیمز وب ۶ متر است، به همین دلیل داده‌های جیمز وب کیفیت بالایی دارد.
سفر به ثانیه‌های اول عالم
وی یکی از اهداف توسعه و ارسال جیمز وب را به فضا دست یافتن اطلاعاتی از یک میلیارد سال اول عالم دانست و افزود: عمر عالم اکنون ۱۳ میلیارد سال است، اتفاقاتی که یک میلیارد سال اول عالم رخ داده است؛ یعنی تشکیل اولین ستاره‌ها و کهکشان‌ها از نظر کیهان‌شناس‌ها مهم است و جیمز وب می‌تواند این ناحیه از آسمان را ببیند و ما را به یک میلیارد سال اول عالم ببرد.
تئوری‌های زیادی در مورد ثانیه های اول عالم الان هست، یکی از آنها تئوری مه‌بانگ یا (بیگ‌بنگ/Big Bang) است که برای تایید قطعی این تئوری ها اکنون داده‌های کافی نداریم و داده‌های جیمز وب می‌تواند به ما از این جهت کمک کند. تلسکوپ های زمینی محدود و زیر جو زمین هستند و تصاویر آنها کیفیت بالایی ندارد با اینکه قطر آیینه های آنها بیشتر و تا ۱۰ متر هم هست ولی چون زیر جو هستند، قدرت تفکیک و کیفیت تصاویر آنها بالاتر از یک حد مشخصی نمی رود.
وی در مورد تشریک داده‌های به دست آمده از تلسکوپ جیمز وب با دانشمندان کشورهای مختلف گفت: انتشار داده‌های نجومی اکنون بسیار مرسوم است و حتی همین کشورهایی که جیمز وب را طراحی و تولید کرده‌اند به تنهایی توانایی تحلیل داده‌ها را ندارند.
میرترابی گفت: این داده‌ها که کلان‌داده (Big Data) نامیده می‌شوند به اندازه ای بزرگ هستند که رایانه های یک سازمان یا موسسه علمی نمی تواند همه آن را تحلیل کند و در نهایت در اختیار همه دانشمندان قرار می دهند. بنابراین حتی پروژه های نجومی یا نقشه برداری های آسمان که پروژه های چندصد میلیون دلاری هستند، داده‌های به دست آمده را حداکثر بعد از مدتی منتشر می‌کنند.
انحصار در کارهای علمی مرسوم نیست
وی اظهار داشت: البته تلسکوپ جیمز وب هنوز کار خود را به طور جدی شروع نکرده ولی حتی در گذشته هم که حجم داده‌ها کم بود، حداکثر تا ۶ ماه داده‌ها را نگه می داشتند. انحصار در کارهای علمی مرسوم نبوده و مانند کارهای تجاری نیست که منافع شرکت یا سازمان به خطر بیفتد و بعد از زمان محدودی اطلاعات را آزاد می کنند که هر کسی به آن دسترسی داشته باشد.
میرترابی در مورد اهمیت داده‌های جیمز وب گفت: این داده‌ها در شاخه های مختلف نجوم متفاوت و مهم خواهد بود. دستاورد اصلی جیمز وب در کیهان شناسی رسیدن به داده‌های نزدیک به ابتدای عالم یعنی یک میلیارد سال اول عالم، تشکیل ستاره ها و کهکشان ها خواهد بود. در مورد سیارات فراخورشیدی مهم است که سیاره ای شبیه زمین پیدا کنیم و از وضعیت جو و حیات در آن مطمئن شویم در اخترفیزیک بررسی سحابی ها مهم است که برخی ناشی از انفجارات اول عالم هستند.
وی نتیجه گرفت: بنابراین دستاوردهای این تلسکوپ در تمام شاخه‌های نجوم و شاخه‌های علم تاثیرگذار است؛ زیرا علم بدنه یک‌تکه ای دارد و هر شاخه ای پیشرفت کند، به شاخه دیگر هم کمک خواهد کرد و تحول اساسی در دیدگاه بشر نسبت به کیهان ایجاد می‌کند.
