جزییات خواندنی و تازه از تصویر ارسالی «جیمز وب»

بالاخره بعد از مدت‌ها انتظار اولین تصاویر ارسالی از تلسکوپ جیمز وب رونمایی شد.(اولین تصویر دوشنبه شب و تصاویر بعدی عصر سه شنبه منتشر شد که در گوشه سمت چپ پرونده مشاهده می کنید) تلسکوپی که پروژه ساختش از سال ۱۹۹۶ شروع و از ۲۰۰۵ دوباره طراحی شد و مغزهای بزرگ جهان از کشور های مختلف با همکاری هم و صرف بودجه‌ای حدود ۱۰ میلیارد دلار دست به‌ دست هم دادند تا امروز اولین تصویر ارسالی‌اش را از عمیق‌ترین نقطه کیهان، یعنی وقتی فقط ۳۳۰ میلیون سال از آغاز جهان و انفجار اولیه گذشته ببینیم. تصویری که نورش بیش از ۱۳ میلیارد سال نوری را طی کرده تا توسط جیمز وب شکار شود. تصویر فعلی نمایی از تمام کیهان نیست، بلکه عمیق‌ترین تصویری است که تا به ‌حال بشر دیده. دنیا با دیدن این تصویر به وجد آمده و همه نگاه‌ها معطوف به این دستاورد است. اما شاید برای خیلی از ما سوال باشد چرا این تصویر مهم است؟ چه فرقی دارد ما تصویری از شروع جهان ببینیم یا نه؟ چرا این همه وقت و هزینه برای چنین پروژه‌ای صورت گرفته است؟ در این پرونده سراغ پاسخ به این سوالات خواهیم رفت که چرا ماموریت جیمز وب، سرآغاز عصر تازه‌ای در علم نجوم است و این تلسکوپ با یافته‎‌هایش به کدام معماهای نجومی پاسخ خواهد داد. واقعیت این است دانش نجومی بشر که گام‌های اول را با امثال گالیله، نیوتن و در ادامه نظریات اینشتین، هابل، جرج گاموف و... برداشته با یافته‌های تلسکوپ‌هایی مثل هابل و دبیلو مپ تکمیل شد و کیهان شناسی در دهه‌های اخیر مدام از فضای نظری به سمت عینی‌تری گام برداشت تا برای اثبات فرضیه‌های قبلی، توسط ابزار های پیچیده  یافته‌هایی پیدا شود. اما پاسخ به معماهایی مثل لبه و مرز کیهان، سرعت انبساط ماده در جهان، وجود ماده تاریک و مقدارش و بررسی نظریه‌های درباره آن‌ها نیاز به ابزارهایی داشت که فراتر از هابل و دبیلو مپ انقلابی در عرصه نجوم ایجاد کنند. از آن‌ جایی که سرعت نور با همه دست نیافتنی بودنش برای بشر، در برابر عمر حدود ۱۴ میلیارد ساله کیهان ناچیز است، ما فرصت داریم با رصد اعماق کیهان، به میلیاردها سال قبل چشم بدوزیم.

چون نوری که از دورترین ستاره‌ها به ما می‌رسد در حقیقت وضعیتی است که آن‌ها در شروع کیهان داشتند. برای درک بهتر موضوع بد نیست بدانید هر بار که به خورشید نگاه می‌کنیم 8 دقیقه قبل آن را می‌بینیم، حالا اگر 13 میلیارد سال قبل ستاره‌ای را ببینیم یعنی فاصله‌ای با ما دارد که درکش برای ما مشکل است. اما تماشای آن به کمک تصاویر جیمز وب، که آینه‌اش 6 برابر مساحت هابل را دارد و برخلاف هابل در مدار زمین هم نیست باعث می‌شود درک بهتری از گستره کیهان داشته باشیم. از این ‌که کجا هستیم، آیا می‌توان امید داشت با تحلیل داده‌ها جایی را پیدا کنیم که اتمسفرش شبیه زمین باشد و در نتیجه امکان حیات در آن وجود داشته باشد؟ وقتی بدانیم در این دنیای بزرگ چه نقطه کوچکی هستیم و تنها موجود هوشمند آن، آیا باز هم به خودخواهی و خودپسندی ادامه می‌دهیم؟ آیا تلاش بزرگ ترین مغزهای جهان، درک ما از هستی، زندگی و آینده را تغییر خواهد داد؟ در ادامه ضمن گفت‌وگو با دو فعال حوزه نجوم با دستاوردهای علمی جیمز وب و تاثیری که بر دانش بشری خواهد گذاشت، آشنا می‌شویم.        

سفر در زمان و مکان با تصویر جیمز وب

تصویر ارسالی جیمز  وب چه پیامی برای ما دارد؟ الهه آرشیان از موسسان آسمان‌نمای

دانشگاه فردوسی پاسخ می‌دهد

«الهه آرشیان»، کارشناس ‌ارشد اخترفیزیک و مدرس نجوم و مروج علم درباره آن چه در عکس خیره‌ کننده جیمز  وب می‌بینیم، توضیح می‌دهد: «آن ‌چه در این تصویر می‌بینیم، خوشه کهکشانی «اس ‌ام ‌ای‌ سی ‌اس ۰۷۲۳» است که فاصله‌اش تا منظومه ما 4.6میلیارد سال نوری است. وقتی می‌گوییم فاصله این خوشه تا ما بیش از 4.6 میلیارد سال است، یعنی نور هر کدام از کهکشان‌های آن تا به ما برسد، حدود 5 میلیارد سال در راه بوده‌ است. یعنی ما الان می‌توانیم کهکشان‌هایی را کشف کنیم که در تغییر و تحولات عالم از ابتدا شکل گرفته‌اند. نکته جذاب‌تر آن ‌که این خوشه مثل یک عدسی گرانشی عمل می‌کند یعنی نور کهکشان‌های پشت خودش را حمل می‌کند و به سمت ما می‌فرستد؛ بنابراین ما نه ‌تنها کهکشان‌های این خوشه، بلکه کهکشان‌های بسیار دوردست پشت آن را هم می‌بینیم (خطوط نورانی در عکس) که خیلی دورتر هستند، سن بالایی دارند و احتمالا به زمان تولد زمین بسیار نزدیک‌ هستند. بنابراین ما با دیدن این تصویر، انگار در فضا و مکان سفر می‌‎کنیم.»

  آن چه باید درباره جیمز  وب بدانیم

خانم آرشیان معتقد است برای درک اهمیت این تصویر، باید جیمزوب را بهتر بشناسیم: «جیمزوب، در نقطه «لاگرانژی دوم، ال 2» مستقر شده، دانستن این موضوع از آن‌ حیث برای‌مان مهم است که به ما می‌گوید این تلسکوپ برخلاف هابل، دور زمین دور نمی‌زند بلکه با زمین دور خورشید می‌چرخد و از آن ‌جایی‌ که در سایه زمین است، نور خورشید مخل رصدهای عمق آسمان نمی‌شود. نکته مهم دوم آن است که جیمزوب در فروسرخ یا اصطلاحا مادون ‌قرمز، داده می‌گیرد؛ یعنی جهان مادو‌ن ‌قرمز را برای ما رمزگشایی می‌کند. خب اهمیت موضوع در چیست؟ در کیهان، منابع مهمی داریم که فروسرخ تابش می‌کنند یا به‌ دلیل انبساط جهان، نوری که تابش می‌کنند به سمت قرمز گرایش می یابد و فروسرخ می‌شود و جیمزوب است که آن‌ها را به ما نشان می‌دهد. مأموریت جیمزوب از سوی سه آژانس فضایی درگیر در پروژه این بوده ‌است که پنج تصویر از پنج سوژه مختلف آسمان، منتشر کند با این هدف که دنیای اطراف ستارگان، سیارات فراخورشیدی - یعنی خیلی فراتر از منظومه شمسی- و ساختار کیهان را رمزگشایی کند و دیدی راجع ‌به جایگاه مان در عالم به ما بدهد. در واقع جیمزوب با بلندپروازی بسیار زیادی فرستاده شده و توقع ما از آن کم نیست؛ به همین دلیل است که این ‌همه هزینه صرف آن شده  چون قرار است راجع به ساختار بزرگ و پیچیده کیهان که کوچک‌ترین موزاییک‌هایش، کهکشان‌ها هستند، اطلاعات به ما بدهد. تصویری که درباره‌اش حرف می‌زنیم، یکی از آن پنج عکس است  و چهارتای دیگر عصر  سه شنبه(دیروز) منتشر شد.»

  عکس جیمز  وب فتوشاپ نیست؟

الان که ما داریم تلاش می‌کنیم عکس جیمزوب را بهتر ببینیم و بفهمیم، ایرادگیرها ‌کارشان را شروع کرده‌اند؛ از کجا معلوم که این عکس فتوشاپ نباشد؟ الهه آرشیان پاسخ می‌دهد: «خب گفتیم که جیمزوب در سطح فروسرخ داده می‌گیرد، شاید بپرسید پس ما چطور می‌توانیم این تصویر را که در سطح نور مرئی نبوده، ببینیم؟ اجرامی که جیمزوب می‌گیرد، دو دسته هستند؛ نزدیک و دور و تصویری که از آن‌ها به ما می‌دهد، سیاه ‌و سفید است. با این هدف  که این تصویر برای ما قابل درک شود، برای اجرام نزدیک، چیزی شبیه قابلیت رنگ‌آمیزی به گوشه تصویر اضافه می‌شود و به هر جرم – بسته به کوتاه و بلند بودن طول موجش- رنگی نسبت داده می‌شود. درباره اجرام دور ماجرا فرق دارد. یک منبع، مثلا یک کهکشان را فرض کنیم که شروع کرده به تابش نور مرئی؛ از آن‌ جایی ‌که فاصله این منبع از ما بسیار زیاد است، این نور که ابتدا مرئی بوده (آبی، قرمز یا سبز) تا به ما رسیده طول موجش زیاد و فروسرخ می‌شود. پس ما نمی‌توانیم آن را ببینیم اما جیمزوب که داده‌ها را در فروسرخ دریافت می‌کند، براساس یک الگوریتم شروع به محاسبه می‌کند؛ به این ترتیب: طول موجی که از این منبع در مادون ‌قرمز گرفتم، در زمان تابش چه رنگی بوده ‌است؟ بعد در این الگوریتم محاسباتی انجام می‌شود که مثلا طول موجی که الان به ما رسیده، زمانی که از منبع منتشر شده، قرمز بوده ‌است یا سبز یا آبی. سه الگوریتم برای این سه رنگ نوشته شده ‌است و سپس آن‌ها را با هم ترکیب می‌کنند تا تبدیل به یک تصویر رنگی شود؛ پس نه ‌تنها فتوشاپ و تقلبی درکار نیست بلکه قرار است دید درست‌تر و بهتری به ما بدهد. به ‌قول یکی از مسئولان فنی پروژه، جیمزوب نه تنها دیدگاه دانشمندان بلکه جهان‌ بینی بشر را تغییر داده ‌است؛ ما حالا داده‌های تازه‌ای از کیهان داریم اما این داده‌ها تنها به کار علم محض نمی‌آیند. عکس جیمزوب، دنیا را برای ما بزرگ‌تر و شفاف‌تر می‌کند. دور دسترس‌تر را می‌بینیم و از زمان‌های دورتری داده دریافت می‌کنیم و این‌ همه کمک می‌کند بفهمیم این عالم چقدر بزرگ است.

مخابره تصویری از ابتدای عالم

یک استاد دانشگاه از اهمیت علمی تصویر منتشر شده از تلسکوپ جیمزوب می‌گوید

موج هیجانی که تصویر ارسالی جیمزوب در رسانه‌های سراسر دنیا ایجاد کرد، برای به ‌فهم درآمدن به توضیحات علمی نیاز دارد. دکتر «شهرام عباسی»، استاد گروه فیزیک دانشگاه فردوسی مشهد در این ‌باره توضیح می‌دهد.

  در تصویر جیمز  وب بخشی از کهکشان را می‌بینیم، چه ‌چیزی ورای این تصویر وجود دارد که ما نمی‌بینیم؟

اولین تصویری که تلسکوپ فضایی «جیمزوب» ارسال کرده‌ است از سه منظر بسیار مهم قابل بررسی است؛ اول این‌ که نتیجه پروژه‌ای 30 ساله است که دانشمندانی از ملیت‌های مختلف درکنار هم تلاش کردند و نشان می‌دهد بشر از همکاری‌های علمی چه منافعی می‌تواند به ‌دست بیاورد. دوم، نمایانگر بلند پروازی‌های محقق‌ شده بشر است؛ ما تا مدتی پیش نمی‌توانستیم چنین فناوری را تصور کنیم اما حالا در دسترس‌مان است. سومین و مهم‌ترین نکته این ‌که برای تست کردن تئوری‌های منجمان حالا یک ابزار داریم و این خیلی هیجان‌انگیز است. پیش از این بسیاری از مدل‌ها و نظریاتی که در کیهان‌شناسی درباره جهان اولیه وجود داشت، درحد تئوری باقی می‌ماند ولی الان با تحلیل داده‌های جیمزوب می‌توانیم بفهمیم مدل‌هایی که فیزیک دان‌ها با تئوری ساخته بودند با مشاهده و رصد تأیید می‌شود یا خیر.

  چرا عکس جیمزوب برای‌مان مهم است؟

در نجوم نظریه‌ای داریم که می‌گوید اطلاعات همه اجرام توسط نور به ما می‌رسد و چون مدت زمان مشخصی طول می‌کشد که نور به ما برسد، در واقع آن‌ چه امروز از کیهان می‌بینیم، درحقیقت گذشته عالم را به ما نشان می‌دهد. دانشمندان حدس می‌زنند که عمر عالم  13.5میلیارد سال باشد و این تصویر می‌تواند حدود 12.5 تا 13میلیارد سال گذشته را نشان بدهد. تصویری که دوشنبه مخابره شد، ultra deep است یعنی خیلی ‌خیلی عمیق؛ برای همین است که جیمزوب را یکی از بزرگ‌ترین دستاوردهای بشر می‌دانیم چون با این تصویر می‌توانیم اعماق عالم و به‌ عبارت دیگر نزدیک به ابتدای عالم را ببینیم. در واقع آن‌ چه در این عکس دیده می‌شود، کهکشان‌هایی است که در ابتدای عالم شکل گرفته‌اند. البته پیشتر تصاویر محوی توسط هابل گرفته ‌شد ولی عکس‌های جیمزوب، کیفیت، رزولوشن و قدرت تفکیک بسیار بالایی دارند.

  این تصویر به درک بشر از کیهان چه کمکی خواهد کرد؟

من فکر می‌کنم وارد عصر جدیدی از کیهان ‌شناسی شده‌ایم البته برای نتیجه‌گیری هنوز زود است چون اطلاعات باید توسط منجمان تحلیل شود. آن ‌چه الان می‌دانیم این است که خیلی از مدل‌های کیهان‌شناسی مثل مدل انفجار بزرگ با تحلیل این داده‌های تازه ممکن است تأیید یا رد شود. به ‌علاوه معماهای زیادی در کیهان‌شناسی داریم مثل انرژی تاریک، ماده تاریک، توزیع انرژی تاریک و ماده تاریک در کیهان اولیه که تحلیل داده‌های جیمزوب می‌تواند در پیدا کردن جواب‌شان به ما کمک کند.

  دیدن ابتدای عالم در زندگی روزمره ما چه تأثیری دارد؟

کیهان‌شناسی علمی است برای مطالعه بزرگ ‌مقیاس عالم و پیدا کردن جواب سوالاتی از این دست که همواره ذهن بشر را به خود مشغول کرده ‌است؛ جهان چه شکلی است؟ چطور شکل گرفته ‌است؟ چه محتویاتی دارد؟ در آینده چه اتفاقاتی

قرار است برایش بیفتد؟ بشر سال‌هاست با استفاده از فناوری سعی دارد به پاسخ برسد و حالا می‌توان گفت که اطلاعات جیمزوب او را به پاسخ نزدیک کرده ‌است.