فناوری تلسکوپ جیمز وب چطور متحول شد؟

امروزه پیشرفته‌ترین تلسکوپ‌های بشری به ستاره‌شناسان امکان می‌دهند تا دورترین نقاط جهان را ببینند. جدیدترین و قوی‌ترین نمونه از این دستگاه‌ها، "تلسکوپ فضایی جیمز وب" (JWST) ناسا است که از ماه ژوئیه تاکنون، تصاویر واضحی را از دوردست‌ترین اجرام جهان ارائه داده است.

مدت‌ها پیش از اینکه ستاره‌شناسان بتوانند فناوری پیشرفته‌ای را برای تلسکوپ‌هایی مانند جیمز وب توسعه دهند، جهان را با استفاده از فناوری اولیه عکاسی، روی صفحات شیشه‌ای به تصویر کشیدند.

برای تقریبا ۱۰۰ سال، از اواخر قرن نوزدهم و تا دهه ۱۹۸۰، ستاره‌شناسان از صفحات شیشه‌ای مخصوص عکاسی به ضخامت شیشه‌های پنجره، برای ثبت نور ستارگان، خوشه‌ها و سایر اجرام آسمانی استفاده می‌کردند. آن‌ها برای نقشه‌برداری از آسمان، تلسکوپ را برای مدت طولانی روی یک جرم متمرکز می‌کردند. نوردهی روی صفحات شیشه‌ای پوشیده شده با امولسیون‌های حساس به نور انجام می‌شد و ستاره‌شناسان بعدا صفحات را مانند فیلم در یک اتاق تاریک ظاهر می‌کردند.

ستاره‌شناسان به دقت این ورقه‌های شیشه‌ای شفاف را که نگاتیو بودند و لکه‌های تیره ستارگان و سایر اجرام کیهانی را روی خود داشتند، بررسی کردند.

صفحات به دست آمده که نخستین اطلس‌های عکاسی از آسمان بودند، به ستاره‌شناسان امکان دادند تا یک سیستم طبقه‌بندی را برای اجرام ستاره‌ای ایجاد کنند که در نهایت تقریبا یک قرن، به عنوان رکوردی از بررسی آسمان عمل کرد.

ستاره‌شناسان هنوز از این صفحات شفاف استفاده می‌کنند، زیرا آن‌ها اطلاعاتی را در مورد گذشته ستاره‌ای و تکامل جهان ما ارائه می‌دهند. مقایسه صفحات عکاسی با تصاویر مادون قرمز جیمز وب از همان قسمت‌های آسمان شب نشان می‌دهند که پیشرفت‌های فناوری چگونه نمایی واضح‌تر و عمیق‌تر از کیهان را ارائه داده‌اند.

"جیوانا جیاردینو" (Giovanna Giardino)، دانشمند "آژانس فضایی اروپا" (ESA) گفت: در مورد تلسکوپ فضایی جیمز وب می‌توانم بگویم که ما از چشم انسان، به صفحات عکاسی و اکنون به دستگاه‌های الکترونیکی رسیده‌ایم. جهش‌های فناوری به ما امکان داده‌اند که تلسکوپ‌های بزرگ‌تری داشته باشیم که می‌توانند اجرام کم‌نورتر را ببینند.

مقایسه و کنار هم گذاشتن تصاویر اجرام کیهانی که روی صفحات عکاسی قدیمی ثبت شده‌اند و در حال حاضر توسط تلسکوپ جیمز وب گرفته شده‌اند، نشان می‌دهد که توانایی ما در ثبت تصویر و مطالعه کیهان چقدر پیشرفت کرده است.

"سحابی شاه‌تخته" (Carina Nebula)، مجموعه‌ای از گاز و ستارگان جوان است که در فاصله ۷۶۰۰ سال نوری از ما قرار دارد. این سحابی که چهار برابر بزرگ‌تر از "سحابی شکارچی" (Orion Nebula) است، نخستین بار در سال ۱۷۵۲ کشف شد. سحابی شاه‌تخته، منطقه وسیع و ستاره‌زایی است و ستارگان جوان و فوق‌العاده پرجرم، از جمله "اتا شاه‌تخته" (Eta Carinae) را در خود جای داده است.

"رصدخانه کالج هاروارد" (HCO)، مجموعه‌ای شامل بیش از نیم میلیون صفحه شیشه‌ای دارد که یکی از آن‌ها در سال ۱۸۹۶، در آرکیپا، پرو، با استفاده از یک تلسکوپ ۲۴ اینچی گرفته شد و سحابی را به طور ضعیفی در برابر تکه‌ای بزرگ‌تر از آسمان ثبت کرد.

جیمز وب نیز در ماه ژوئیه، تصویری از سحابی شاه‌تخته گرفت، اما تفاوت مقیاس چشمگیری بین این دو تصویر وجود دارد. "نیکو کارور" (Nico Carver)، پژوهشگر رصدخانه کالج هاروارد گفت: توانایی بزرگنمایی جیمز وب، ۱۰۰ برابر بهتر از چیزی است که ستاره‌شناسان می‌توانند در صفحات شیشه‌ای عکاسی ثبت کنند.

جیاردینو گفت: جیمز وب، یک شگفتی فناوری و یک سیستم دقیق بسیار پیشرفته است. توانایی جیمز وب از طریق پیشرفت در فناوری تلسکوپ به مرور زمان ممکن شد. علم همیشه براساس آن چه می‌دانیم، ساخته می‌شود.

"گالیلئو گالیله" (Galileo Galilei)، نخستین مشاهدات دقیق در مورد سیاره مشتری را در سال ۱۶۱۰ با یک تلسکوپ کوچک انجام داد.

تصاویر اولیه این غول گازی، نوار‌های ضعیفی از ابر‌ها و لکه سرخ بزرگ آن را نشان می‌دهند؛ طوفانی بزرگ که قرن‌ها در حال چرخش بوده است. به گفته کارور، تصویر صفحه شیشه‌ای در سال ۱۸۸۹ در نوادا، با استفاده از یک تلسکوپ ۱۳ اینچی گرفته شد.

تصاویر اخیر وب که در ماه ژوئیه گرفته شده و در ماه اوت منتشر شده‌اند، جو متلاطم سیاره مشتری و لکه سرخ بزرگ را با جزئیات قابل توجهی نشان می‌دهند. همچنین این تلسکوپ، حلقه‌های نازک مشتری را مشاهده کرد که از ذرات گرد و غبار تشکیل شده‌اند.

تصویر صفحه شیشه‌ای از مشتری، از "موسسه کارنگی" (Carnegie Institute) به دست آمده که مجموعه‌ای از ۲۵۰ هزار صفحه شیشه‌ای را از "رصدخانه لاس کامپاناس" (LCO) در شیلی، "رصدخانه کوه ویلسون" (Mount Wilson Observatory) و "رصدخانه پالومار" (Palomar Observatory) در کالیفرنیا نگهداری می‌کند.

نما‌های واضح جیمز وب از کهکشان‌های در حال تعامل، جزئیات بیشتری را نسبت به تصاویر صفحه شیشه‌ای کم‌رنگ ارائه می‌دهند.

"پنج‌قلوی استفان" (Stephan's Quintet)، مجموعه‌ای از پنج کهکشان در فاصله ۲۹۰ میلیون سال نوری از زمین است که در صورت فلکی "اسب بزرگ" (Pegasus) قرار دارد. پنج‌قلوی استفان نخستین بار در سال ۱۸۷۷ کشف شد. چهار کهکشان از این پنج کهکشان با هم تعامل دارند. کهکشان پنجم بسیار نزدیک‌تر به زمین است و حدود ۴۰ میلیون سال نوری از ما فاصله دارد.

در تصویر صفحه شیشه‌ای که در سال ۱۹۷۴ گرفته شده است، این پنج کهکشان به صورت ضعیفی قابل مشاهده هستند. در ۱۲ ژوئیه، زمانی که جیمز وب نخستین مجموعه از تصاویر خود را منتشر کرد، تصویر پنج‌قلوی استفان با جزئیات بی‌سابقه‌ای ثبت شده بود.

به گفته جیاردینو، یکی از اصلی‌ترین دلایلی که جیمز وب می‌تواند چنین عکس‌های واضحی را از گروه کهکشان‌ها بگیرد، توانایی آن در تشخیص دادن نور فروسرخ است. به گفته ناسا، تصویر وب، مجموعه‌ای بزرگ از حدود ۱۰۰۰ تصویر است که بیش از ۱۵۰ میلیون پیکسل دارد.

وی افزود: پیکسل‌های بیشتر به ستاره‌شناسان امکان می‌دهند تا تصاویری با وضوح بالاتر را از کیهان ثبت کنند. این یک پیشرفت بزرگ بود.